Давайте решим задачу по шагам.
Дано:
- Время электролиза: 1 день (24 часа)
- Сила тока: 4,4 А
- Расплав хлорида натрия (NaCl)
Что нужно найти:
Количество натрия, которое выделится за это время.
Шаг 1. Определение общей зарядки, переданной за время электролиза.
Заряд (Q) рассчитывается по формуле:
[
Q = I \times t
]
где:
- ( I ) — сила тока (в амперах),
- ( t ) — время in секундах.
Переведём время из дней в секунды:
[
24 \text{ часа} = 24 \times 3600 = 86400 \text{ секунд}
]
Подставляем:
[
Q = 4,4 \text{ А} \times 86400 \text{ с} = 380160 \text{ Кл}
]
Шаг 2. Определение, сколько количества вещества выделится.
На электролизе NaCl разлагается на Na и Cl₂.
Общий процесс:
[
\text{NaCl} \rightarrow \text{Na} + \text{Cl}_2
]
При электролизе ион Na⁺ получает один электрон и выделяется как металлический натрий, а Cl⁻ — как газ Cl₂.
Для выделения 1 моль Na требуется 1 моль электронов (так как Na — одновалентный ион).
Шаг 3. Расчёт количества выделенного натрия на основе заряда.
Молярное количество выделенного натрия определяется через количество переданных электронов.
Кол-во электронов (n_e):
[
n_e = \frac{Q}{F}
]
где:
- ( F ) — постоянная Фарадея = 96485 Кл/моль.
Подставим:
[
n_e = \frac{380160}{96485} \approx 3,94 \text{ моль электронов}
]
Так как для выделения 1 моль Na требуется 1 моль электронов, то:
Молярное количество натрия:
[
\text{Na} = n_e \approx 3,94 \text{ моль}
]
Шаг 4. Рассчёт массы натрия.
Молярная масса натрия:
[
M_{\text{Na}} \approx 23 \text{ г/моль}
]
Масса выделенного натрия:
[
m = \text{Na} \times M_{\text{Na}} \approx 3,94 \times 23 \approx 90,62 \text{ г}
]
Итог:
В процессе электролиза за 1 день при силе тока 4,4 А выделится около 90,6 грамм натрия.
Если понадобится более разъяснение или дополнительные расчёты — спрашивайте!
