Question

У результаті електролізу розчину сульфатної кислоти за 4000 с виділився водень масою 0,3 г. Визначте кількість теплоти, яка виділилася під час електролізу, якщо опір електроліту дорівнює 0,4 Ом. Електрохімічний еквівалент водню становить 10-⁸ кг/Кл Відповідь подайте у кДж.

Answer 1

Маса водню, що виділилася, дорівнює 0.3 г або 0.0003 кг.

Запишемо закон Фарадея для виділення водню:

m = Q*z*M / (F*MН2)

де:

m - маса водню, що виділилася (кг)

Q - кількість електричного заряду, який пройшов через розчин (Кл)

z - електрохімічний еквівалент водню (кг/Кл)

M - молярна маса водню (кг/моль) = 0.002 kg/mol

F - постійна Фарадея (Кл/моль) = 96485 Кл/моль

MН2 - кількість речовини водню (моль)

Для визначення Q скористаємося формулою:

Q = I*t

де:

I - сила струму (А) = U/R, де U - напруга, а R - опір розчину

t - час електролізу (с) = 4000 с.

Тоді:

Q = (U/R)*t

У нас дано опір R = 0.4 Ом, тому

Q = U*t/R = (U^2)*t/P

де P - потужність струму (Вт) = U*I = U^2/R

P = U^2/R = I^2*R = 0.16 Вт

Відношення кількості теплоти Q до кількості електричного заряду Q дає тепловий еквівалент електричного заряду:

ε = Q / Q

де с - тепловий еквівалент електричного заряду (кДж/Кл)

Тоді

m = Q*z*M / (F*MН2)

Спростимо:

Q = m*F*MН2 / (z*M)

Підставимо дані:

Q = 0.0003 * 96485 / (10^-8 * 0.002) = 578310000 J

Тепер переведемо джоулі в кілоджоулі:

Q = 578310000 / 1000 = 578310 кДж

Отже, кількість теплоти, яка виділилася під час електролізу, становить 578310 кДж.