Question

ДАЮ МАКСИМУМ БАЛОВ Визначити опір розчину сірчаної кислоти, якщо відомо, що під час проходження струму за 2 год. виділилось 0,72 г водню. Кількість енергії, витраченої на нагрівання електроліту, 667*10^5 Дж.

Answer 1

Ответ:

Для розрахунку опору розчину сірчаної кислоти можна скористатися законом Фарадея:

m = z * F * I * t

де m - маса виділеного водню, z - число електронів, що беруть участь у реакції, F - фарадейска стала (96 485 Кл/моль), I - сила струму, t - час проходження струму.

З цього рівняння можна виразити опір розчину:

R = (E*t) / I

де E - енергія, витрачена на нагрівання електроліту.

Підставляємо в формулу значення, що відомі:

m = 0,72 г

z = 2 (бо у реакції виділяється 1 молекула водню, яка має 2 електрони)

F = 96 485 Кл/моль

I = не відомо

t = 2 години

E = 667*10^5 Дж

Знаходимо силу струму:

m = z * F * I * t

0,72 = 2 * 96485 * I * 7200

I = 0,0000075 Або 7,5*10^-6 А

Підставляємо значення в формулу для опору:

R = (E*t) / I

R = (667*10^5 * 2) / (7,5*10^-6)

R = 177 866 666,67 Ом

Отже, опір розчину сірчаної кислоти становить близько 177,87 МОм.

Answer 2

Щоб знайти опір розчину сірчаної кислоти, спочатку скористаємось електрохімічними реакціями, що відбуваються під час електролізу води:

1. На катоді відбувається відновлення води: 2H₂O(l) + 2e⁻ → H₂(g) + 2OH⁻(aq)

   З 0,72 г водню виходить 0,72 г / 2 г/моль = 0,36 моль електронів.

2. Оскільки електроліз відбувався протягом 2 годин (7200 секунд), ми можемо знайти потужність електролізу за формулою:

   P = E / t

   де P - потужність (в ватах), E - кількість енергії (в джоулях), t - час (в секундах).

   P = 667 * 10^5 Дж / 7200 с = 92638 Вт (ват).

3. Далі, використовуючи вищезазначену реакцію на катоді, ми бачимо, що на 2 молі електронів (2 фаради) виділяється 1 моль водню (2 г/моль).

   Отже, на 0,36 моль електронів виходить 0,18 моль водню.

4. Тепер використаємо отриману кількість молей водню, щоб знайти кількість молей електронів, що пройшли через електроліт:

   0,18 моль водню * 2 моль електронів/моль водню = 0,36 моль електронів.

5. Нарешті, опір розчину (R) можна знайти, використовуючи співвідношення між кількістю молей електронів та кількістю звільненої енергії:

   E = U * I * t, де U - напруга (в вольтах), I - сила струму (в амперах), t - час (в секундах).

   Так як ми шукаємо опір (R), то можна переписати це співвідношення:

   R = U / I

   Підставимо в нього вираз для сили струму (I):

   I = n * F / t, де n - кількість молей електронів, F - число Фарадея (96485 Кл/моль), t - час (в секундах).

   I = 0,36 моль * 96485 Кл/моль / 7200 с = 4,82 А.

   Тепер, підставивши I = 4,82 А у вираз для опору, ми отримаємо:

   R = U / 4,82 А = 92638 Вт / 4,82 А ≈ 19211 ом.

Отже, опір розчину сірчаної кислоти становить близько 19211 ом.