Question

В процесі нанесення мідного покриття на деталі шляхом електролізу в розчині сульфату міді струмом густиною 1200 А/м² виявилась товщина покриття 0,015см при густині міді 8,9×10³ кг/м³Визначити час нанесення покриття, якщо валентність міді 2, а відносна атомна маса 63,6 а.о.м.​

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Для визначення часу нанесення покриття можна скористатися рівнянням електролізу:

m = I × t × M / (z × F),

де:

m - маса міді, що виділиться на електроді;

I - сила струму;

t - час електролізу;

M - молярна маса міді;

z - валентність іонів міді;

F - фарадай.

Молярна маса міді (M) дорівнює 63,6 г/моль.

Валентність міді (z) дорівнює 2, тому що мідь у розчині сульфату міді іонізується як Cu²⁺.

Фарадай (F) дорівнює 96500 Кл/моль.

Маса міді, що виділиться на електроді (m), може бути визначена з відомої товщини покриття (h) і площі поверхні деталі (S):

m = h × S × ρ,

де:

ρ - щільність міді, що дорівнює 8,9 × 10³ кг/м³.

Площа поверхні деталі може бути визначена з її геометричних параметрів.

Тоді, підставляючи відомі значення до рівняння електролізу, отримаємо:

h × S × ρ = I × t × M / (z × F),

t = h × S × ρ × z × F / (I × M).

Підставляючи значення, отримаємо:

t = 0,015 см × S × 8,9 × 10³ кг/м³ × 2 × 96500 Кл/моль / (1200 А/м² × 63,6 г/моль).

Оскільки один см² дорівнює 10⁻⁴ м², то можна записати:

t = 0,015 см × S × 8,9 × 10³ кг/м³ × 2 × 96500 Кл/моль / (1,2 А × 10⁴ А/м² × 63,6 г/моль) = 1,41 × 10⁻³ S с,

де S - площа поверхні деталі в м².

Отже, час нанесення покриття становить 1,41 × 10⁻³ S с.

Answer 2

Для визначення часу нанесення покриття використовується закон Фарадея електролізу, який визначає залежність маси речовини, що виділяється на електроді, від часу електролізу.

Закон Фарадея для електролізу виглядає наступним чином:

m = (Q * M) / (z * F),

де: m - маса виділеної речовини, Q - кількість електричного заряду, M - молярна маса речовини, z - число зарядів, що проходять через речовину, F - число Фарадея (96 485 Кл/моль).

У нашому випадку ми хочемо визначити час (t), тому змінимо формулу:

t = (m * z * F) / (Q * M).

Значення маси (m) в даному завданні рівне товщині покриття (0,015 см). Перетворимо його до метричної системи:

m = 0,015 см = 0,015 / 100 м = 0,00015 м.

Також нам відомі значення густиності міді (ρ = 8,9 × 10³ кг/м³), валентності міді (z = 2) і відносної атомної маси міді (M = 63,6 а.о.м).

Підставляємо ці значення в формулу:

t = (0,00015 м * 2 * 96485 Кл/моль) / (1200 А/м² * 8,9 × 10³ кг/м³ * 63,6 а.о.м).

Атомна одиниця маси (а.о.м) відповідає молярній масі в г/моль. Тому переведемо відносну атомну масу міді до г/моль:

M = 63,6 а.о.м = 63,6 г/моль.

Підставляємо остаточні значення:

t = (0,00015 м * 2 * 96485 Кл/моль) / (1200 А/м² * 8,9 × 10³ кг/м³ * 63,6 г/моль).

Проводимо обчислення:

t ≈ 1,2 с.

Отже, час нанесення покриття становить близько 1,2 секунд