Question

Скільки деталей можна покрити електролітичним способом шаром тривалентного хрому товщиною 0,05мм при споживанні енергії 3МДж? Напруга між електродами складає 10 В. Площа кожної деталі 100см2. Молярна маса хрому 52г/моль. Густина хрому 7200кг/м3

Answer 1

Ответ:

15 штук

Объяснение:

За другим законом Фарадея електрохімічний еквівалент речовини k=μ/(n×F), де μ - молярна маса, n - валентність, F - стала Фарадея (96485,33 Кл/моль)

k≅1,8×10⁻⁴ (г/Кл)

Маса речовини, яку можна нанести за допомогою спожитої енергії беремо виходячи з першого закону Фарадея k=m/It, та формулою потужності P=UI=A/t, де A - спожита енергія (робота), U - напруга, I - сила струму, t - час, за який відбуваються дії.

Звідси It=A/U. Підставляємо у формулу коефіцієнту і отримуємо: k=mU/P, звідки виводимо формулу для знаходження загальної маси шарів: m=kP/U

m=54 (г)

Маса шару однієї деталі вираховується по формулі: m₁=ρV₁, де ρ - густина, а V₁=S₁h, h - товщина шару.

V₁=5×10⁻⁷ (м³) , m₁=3,6×10⁻³ (кг)=3,6 (г)

Кількість деталей можна вирахувати поділивши загальну масу отриманої речовини на масу, яка використовується на одну деталь:

N=m/m₁ => 54/3,6=15 (шт)

Answer 2

Для вирішення цього завдання, спершу розрахуємо кількість молей хрому, яка буде використана для покриття деталей. Після цього можемо обчислити кількість деталей, які можна покрити з використанням даної кількості молей.

1. Розрахунок кількості молей хрому: Маса = об'єм × густина. Маса хрому = товщина покриття × площа × густина. Маса хрому = 0,05 мм × 100 см² × 7200 кг/м³ = 3600 г = 3,6 кг.

   Кількість молей = маса / молярна маса. Кількість молей хрому = 3,6 кг / 52 г/моль ≈ 0,069 моль.

2. Розрахунок кількості деталей: Енергія = напруга × заряд. Заряд = енергія / напруга. Заряд = 3 МДж / 10 В = 300 кДж / 10 В = 30 кКл. Заряд = 30 кКл = 30 000 Кл.

   Кількість молей електронів (зарядів) можна розрахувати, поділивши заряд на елементарний заряд: Кількість молей = заряд / число Авогадро. Кількість молей електронів = 30 000 Кл / (6,022 × 10²³ ел/моль) ≈ 4,98 × 10⁻²¹ моль.

   Оскільки в реакції відновлення хрому Cr³⁺ + 3e⁻ → Cr споживається 3 молі електронів на одну молю іонів Cr³⁺, то кількість молей Cr³⁺ = 4,98 × 10⁻²¹ моль / 3 ≈ 1,66 × 10⁻²¹ моль.

   Таким чином, кількість деталей можна розрахувати, поділивши кількість молей хрому на кількість молей Cr³⁺ на одну деталь: Кількість деталей = кількість молей хрому / кількість молей Cr³⁺ на одну деталь ≈ 0,069 моль / 1,66 × 10⁻²¹ моль/деталь ≈ 4,16 × 10²² деталей.

Таким чином, можна покрити близько 4,16 × 10²² деталей електролітичним способом шаром тривалентного хрому товщиною 0,05 мм за використання 3 МДж енергії та напруги 10 В.