Для решения данной задачи мы можем использовать уравнение электролиза, которое позволяет найти давление выделенного газа при известных параметрах.
Уравнение электролиза связывает объем выделенного газа, температуру, давление и количество заряда, протекающего через раствор. Это уравнение выглядит следующим образом:
[ PV = nRT ]
где:
- ( P ) - давление выделенного газа,
- ( V ) - объем выделенного газа,
- ( n ) - количество вещества (в молях),
- ( R ) - универсальная газовая постоянная,
- ( T ) - абсолютная температура.
Сначала найдем количество выделенного водорода в молях (( n )). Для этого воспользуемся электрохимическим эквивалентом водорода и количеством заряда, протекающего через раствор:
[ n(H_2) = \dfrac{Q}{z} ]
где:
- ( Q ) - количество заряда (2500 Кл),
- ( z ) - заряд элементарного иона (2 для H₂).
[ n(H_2) = \dfrac{2500 Кл}{2} = 1250 моль ]
Теперь мы можем найти давление водорода с использованием уравнения и подставив известные значения:
[ P = \dfrac{nRT}{V} ]
[ P = \dfrac{1250 моль \times R \times 420 K}{1 л} ]
Универсальная газовая постоянная ( R = 8,31 Дж/(моль \cdot K) ).
[ P = \dfrac{1250 \times 8.31 \times 420}{1} ]
[ P = 439575 Па = 439,575 кПа ]
Таким образом, давление, под которым находился выделенный водород в процессе электролиза при объеме 1 л и температуре 420 К, составляет 439,575 кПа.