Question

Вычислите массу цинка, полученного при электролизе сульфата цинка, который проводили в течение 20 сек при силе тока 1 А.

Answer 1

Для решения данной задачи, необходимо знать некоторые основные понятия и формулы.

1. Закон Фарадея: количество вещества, выделившегося или поглощённого в электролизе, пропорционально заряду, прошедшему через электролит. Данная пропорциональность выражается следующей формулой:
М = (Q * m_п) / (n * F),
где М - масса вещества, м (масса вещества, выделившегося в результате электролиза), Q - заряд, прошедший через электролит, m_п - эквивалентная масса вещества, n - количество, F - фарадаевская постоянная, которая равна 96500 (Кл/моль).

2. Масса цинка, полученного при электролизе сульфата цинка, обусловлена именно реакцией электролиза, которая выглядит следующим образом:
ZnSO4 → Zn + SO4(2-),

где ZnSO4 - сульфат цинка, Zn - металл цинк, SO4(2-) - сульфат-ион.

3. Для расчета массы цинка, нужно знать молярную массу цинка и его эквивалентную массу.
Молярная масса цинка (M(Zn)) = 65,38 г/моль.
Эквивалентная масса цинка (m_п(Zn)) = M(Zn) / z,
где z - заряд цинка, который равен 2+ для иона Zn.

Теперь перейдем к пошаговому решению задачи:

1. Найдем заряд, прошедший через электролит за указанное время. Используем формулу:
Q = I * t,
где Q - заряд, I - сила тока, t - время.
Подставляем известные значения: I = 1 А, t = 20 с.
Q = 1 А * 20 с = 20 Кл.

2. Вычисляем эквивалентную массу цинка:
m_п(Zn) = M(Zn) / z = 65,38 г/моль / 2 = 32,69 г/экв.

3. Подставляем полученные значения в формулу:
М = (Q * m_п) / (n * F),
где n - количество, которое нам неизвестно.
По закону Фарадея оба элемента в уравнении реакции имеют одинаковый коэффициент, поэтому мы можем сказать, что n(экв, ZnSO4) = n(экв, Zn).

4. Подставляем известные значения и выражаем массу цинка:
М = (20 Кл * 32,69 г/экв) / (n * 96500 Кл/моль),
где масса цинка (М) будет выражена в граммах.

5. Упрощаем и выражаем n:
М = (653,8 г*Кл) / (n * 96500 Кл/моль).
Множим обе части уравнения на n и делим на 653,8 г*Кл:
М * n = 653,8 г*Кл / (96500 Кл/моль),
Множим обе части уравнения на 96500 Кл/моль и делим на 653,8 г*Кл:
n = (653,8 г*Кл / М) * (96500 Кл/моль).

Теперь, когда у нас есть значение n, можно рассчитать массу цинка при помощи формулы:
М = (20 Кл * 32,69 г/экв) / (n * 96500 Кл/моль).

Необходимо заметить, что точное значение количества (n*) будет получено только после замены и идентификации всех членов в уравнении.