Расчёт массы продукта электролиза
Массу продукта электролиза находят по силе тока, времени его прохождения, молярной массе вещества и числу электронов, участвующих в образовании одной частицы продукта. Расчёт основан на законах Фарадея.
Основная формула
Сначала находят электрический заряд \(Q\), прошедший через электролит: \(Q=I\cdot t\). Затем используют формулу массы продукта:
Здесь \(m\) — масса продукта, г; \(M\) — его молярная масса, г/моль; \(I\) — сила тока, А; \(t\) — время электролиза, с; \(z\) — число электронов, необходимых для образования одной частицы продукта; \(F\) — постоянная Фарадея, примерно \(96500\ \text{Кл/моль}\). Число \(z\) определяют по полуреакции на электроде. Например, для \(\mathrm{Cu^{2+}+2e^-\rightarrow Cu}\) значение \(z=2\).
Через раствор соли меди пропускали ток \(I=2\) А в течение \(t=965\) с. Найдём массу меди: \(M(\mathrm{Cu})=64\) г/моль, \(z=2\). Тогда \(m=\frac{64\cdot2\cdot965}{2\cdot96500}=0{,}64\) г. Ответ: на катоде выделится \(0{,}64\) г меди.
В формуле время должно быть выражено в секундах: \(t=\text{минуты}\cdot60\) или \(t=\text{часы}\cdot3600\). Также нельзя принимать \(z\) за заряд иона без учёта полуреакции: для восстановления \(\mathrm{Al^{3+}}\) требуется \(z=3\), а для восстановления \(\mathrm{Cu^{2+}}\) — \(z=2\).
Как изменится масса продукта, если при неизменных \(M\), \(I\) и \(t\) число электронов \(z\) увеличить в 2 раза?
Главное
- Заряд при электролизе равен \(Q=I\cdot t\).
- Массу продукта рассчитывают по формуле \(m=\frac{MIt}{zF}\); время подставляют в секундах.
- Число электронов \(z\) определяют по полуреакции на электроде.