Электротехника Законы Ома и Кирхгофа Постоянный электрический ток Молекулярная физика Колебания Термодинамика

Две электролитические ванны соединены последовательно. В первой ванне выделилось mZn = 3,9 г цинка, а во второй за то же время mFe = 2,24 г железа. Валентность цинка ZZn = 2. Определить валентность железа ZFe.

 Решение

  1. Через последовательно включенные ванны будет протекать одинаковый ток. В этой связи запишем для выделяющихся на катодах металлов объединённый закон Фарадея

  , (1)

где mZn = 65,3×10 - 3 кг/моль - молярная масса цинка, mFe = 55,8×10 - 3 кг/моль - молярная масса железа.

 2. Разрешим уравнения (1) относительно силы тока и приравняем их

 . (2)

 3. Определим из уравнения (2) валентность железа ZFe

 , (3)

 . (4)

 2.9.7. Электролитическая ванна с раствором медного купороса соединена с источником постоянного тока, обладающего ЭДС e = 4 В и внутреннего сопротивления r = 0,1 Ом. Определить массу меди, выделившейся на катоде за время t = 10 мин, если ЭДС поляризации равна e1 = 1,5 В, а сопротивление раствора R = 0,5 Ом. Медь двухвалентна.

 Решение

 1. Определим силу тока, поддерживающего процесс электролиза, воспользовавшись законом Ома для полной цепи

  (1)

 2. Запишем уравнение объединённого закона Фарадея

 . (2)

 2.9.8. Определить толщину слоя меди h, выделившейся за время t =3 мин при пропускании тока плотностью j = 80 A/м2 через раствор медного купороса.

 Решение

  1. Запишем уравнения для массы выделившейся меди, исходя из её объёма (V = sh) и обобщённого закона Ома

 , (1)

где r @ 9×103 кг/м3 - плотность меди, Z - её валентность, m @ 63,5×10 - 3 кг/моль - молярная масса меди.

  2. Приравняем уравнения (1) и разрешим получившееся соотношение относительно толщины h

 . (2)

 2.9.9. Сила тока, проходящего через электролитическую ванну с раствором медного купороса, равномерно возрастает в течение времени t = 20 с с Imin = 0 до Imax = 2 A. Определить массу меди, выделившейся за это время на катоде.

 Решение

 1. Сила тока в данном случае является функцией времени I =kt, причём постоянный коэффициент определяется как

 . (1)

 2. Уравнение объединённого закона Фарадея представится следующим образом

 , (2)

где Z = 2 - валентность меди, F = 96,5 103 Кл/моль -т число Фарадея, m @ 63,5×10 - 3 кг/моль - молярная масса меди, с учётом этого

 . (3)

 2.9.10. Через электролитическую ванну проходит заряд Q = 193 Кл, при этом на катоде выделяется n = 1 моль металла. Определить валентность металла Z.

 Решение

 1. С учётом того, что электрический заряд равен произведению силы тока I на время его протекания t, уравнение обобщённого закона Фарадея можно записать следующим образом

 , (1)

 . (2)

 2.9.11. Определить количество вещества n и число атомов металла, отложившегося на катоде электролитической ванны при прохождении через нё в течение t = 5 мин тока силой I = 2 А.

 Решение

  1. Выразим из уравнения обобщённого закона Фарадея количество выделившегося металла

  , (1)

где N - количество выделившихся на катоде атомов, NA @ 6×1023 моль - 1 - число Авогадро.

  2. Определим численные значения количества вещества n и числа выделившихся атомов N

 , (2)

 . (3)


Физика примеры решения задач