Определи давление, под которым находился выделившийся водород в процессе электролиза, при его объёме, равном 1 ли абсолютной температуре 483 К. В процессе электролиза за 1…
Определи давление, под которым находился выделившийся водород в процессе электролиза, при его объёме, равном 1 ли абсолютной температуре 483 К. В процессе электролиза за 1 минутучерез раствор прошёл заряд, равный 3600 Кл. Электрохимический эквивалент водорода прими равным 1,0•10 кг/Кл. Запиши в поле ответа верное число, округлив его до десятых.
Рассмотрим задачу шаг за шагом.
Дано:
- Объем водорода V = 1 л = 0,001 м³
- Температура T = 483 К
- Время электролиза τ = 1 минута = 60 секунд
- Заряд Q = 3600 Кл
- Электрохимический эквивалент водорода \( e_{H_2} = 1,0 \times 10^{-4} \) кг/Кл
Нам нужно найти давление \( p \) водорода, выделившегося в процессе электролиза.
Шаг 1: Определение массы водорода, выделившегося за время электролиза
Масса \( m \) водорода связана с зарядом \( Q \):
\[ m = e_{H_2} \times Q \]
Подставим значения:
\[ m = 1,0 \times 10^{-4} \,\text{kg/Кл} \times 3600\,\text{Кл} = 0,36\,\text{кг} \]
Шаг 2: Определение количества вещества \( n \)
Молярная масса водорода \( M_{H_2} \approx 2\,\text{г/моль} = 0,002\,\text{кг/моль} \)
\[ n = \frac{m}{M_{H_2}} = \frac{0,36}{0,002} = 180\,\text{моль} \]
Шаг 3: Использование уравнения Клапейрона
Для идеального газа отношение давления, объема, температуры и количества вещества дается уравнением:
\[ pV = nRT \]
где:
- \( p \) — искомое давление,
- \( V \) — объем,
- \( n \) — количество вещества,
- \( R \) — универсальная газовая постоянная \( R = 8,314\,\,\textДж/(моль·К) \),
- \( T \) — температура.
Подставим значения:
\[ p = \frac{nRT}{V} \]
\[ p = \frac{180 \times 8,314 \times 483}{0,001} \]
Вычислим числитель:
\[ 180 \times 8,314 \times 483 \approx 180 \times (8,314 \times 483) \]
Сначала найдём \( 8,314 \times 483 \):
\[ 8,314 \times 483 \approx 8,314 \times 483 \approx 4022,862 \]
Теперь умножим на 180:
\[ 180 \times 4022,862 \approx 722,134,9 \]
Теперь разделим на объем в м³:
\[ p \approx \frac{722,134.9}{0,001} = 722,134,900\,\text{Па} \]
или в мегапаскалях (МПа):
\[ p \approx \frac{722,134,900}{10^6} \approx 722.1\,\text{МПа} \]
Ответ: Давление водорода составляет примерно 722.1 МПа.
Итог:
Пояснение: В ходе электролиза выделяется водород массой 0,36 кг за 1 минуту при использовании электрического заряда 3600 Кл. По уравнению состояния идеального газа и известным параметрам получается давление около 722.1 МПа.
Если необходимо более кратко или есть дополнительные уточнения — скажите!
