1. При каком условии в электрической цепи горит электрическая лампочка (см. рис. 2.4)?
Лампочка в электрической цепи будет гореть при условии, что через неё проходит электрический ток. Для этого цепь должна быть замкнута, и на лампочку должно подаваться напряжение от источника питания.
2. В чём заключается явление электролитической диссоциации?
Электролитическая диссоциация – это процесс распада молекул электролита на положительно и отрицательно заряженные ионы при растворении в воде или при плавлении.
3. Какие заряженные частицы обеспечивают электрический ток в растворах и расплавах электролитов?
В растворах и расплавах электролитов электрический ток обеспечивают положительные и отрицательные ионы, которые движутся к электродам.
4. Что такое электролиз? Приведите примеры практического использования электролиза.
Электролиз – это процесс выделения веществ на электродах при прохождении электрического тока через раствор или расплав электролита. Электролиз широко используется для гальванического покрытия, получения чистых металлов и производстве хлора.
5. Запишите и сформулируйте закон Фарадея для электролиза.
Закон Фарадея для электролиза гласит, что масса вещества, выделенного на электроде, пропорциональна количеству электричества, прошедшего через электролит. Формула: m=Q/F * M/z, где m - масса, Q - заряд, F - постоянная Фарадея, M - молярная масса, z - валентность ионов.
6. Какой физический смысл имеет постоянная Фарадея? Чему она равна?
Постоянная Фарадея F показывает заряд одного моля элементарных зарядов и равна примерно 96485Кл/моль.
Электрическую лампу включили в сеть последовательно с электролитической ванной, наполненной слабым раствором поваренной соли (NaCl). Изменится ли накал нити лампы, если добавить в раствор ещё некоторое количество соли?
Да, накал нити лампы изменится. Добавление соли в раствор поваренной соли (NaCl) увеличит концентрацию ионов, что снизит электрическое сопротивление электролитической ванны. В результате общее сопротивление цепи уменьшится, и через лампу начнёт проходить больший ток, что приведёт к увеличению накала нити лампы.
1. При электролизе водного раствора соли некоторого металла на катоде выделился 1 моль металла. Через раствор прошёл заряд, модуль которого равен 1,93*10^5 Кл. Найдите валентность ионов металла.
Определим валентность ионов металла. Используем уравнение: Q = z * F, где Q = 193000 Кл, F ≈ 96485 Кл/моль. Рассчитаем: z = Q / F = 193000 / 96485 ≈ 2. Ответ: валентность металла равна 2.
2. При силе тока 2,5 А за 20 мин в электролитической ванне выделилось 1017 мг двухвалентного металла. Чему равна его атомная масса?
Для расчета атомной массы металла применим закон Фарадея: Формула: m = (A * I * t) / (z * F) где:
m — масса осадка (1,017 г), A — атомная масса (то, что ищем), I — сила тока (2,5 А), t — время (20 мин, что равно 1200 сек), z — валентность металла (2), F — постоянная Фарадея (примерно 96485 Кл/моль). Выразим атомную массу A: A = (m * z * F) / (I * t)
Подставим значения и посчитаем: A = (1,017 * 2 * 96485) / (2,5 * 1200) ≈ 65 г/моль
Ответ: атомная масса металла приблизительно 65 г/моль.
3. При какой силе тока, который пропускают через раствор сернокислого цинка (ZnSO4) в течение 1,8 *10^4 с, на катоде выделится 3,06 *10^2 кг цинка?
Используем формулу:
m = (A * I * t) / (z * F)
Масса цинка, m = 3,06 * 10^2 кг A = 65 г/моль = 0,065 кг/моль t = 1,8 * 10^4 с z = 2 (валентность цинка) F = 96485 Кл/моль (постоянная Фарадея)
Теперь находим силу тока I:
I = (m * z * F) / (A * t) I = (3,06 * 10^2 * 2 * 96485) / (0,065 * 1,8 * 10^4) I ≈ 5055,56 A
Ответ: сила тока должна быть примерно 5055,56 ампер.
4. Изделие покрывают при электролизе слоем серебра толщиной 2*10^5 м. Сколько времени длится электролиз, если сила тока в ванне 0,525 А? Площадь поверхности изделия составляет 1,82*10^-2 м2.
Для решения этой задачи нужно использовать закон Фарадея для электролиза:
m = (A * I * t) / (n * F),
где:
m — масса осаждённого серебра, A — атомная масса серебра (108 г/моль), I — сила тока (0,525 А), t — время электролиза (нужно найти), n — количество электронов (для серебра n = 1), F — постоянная Фарадея (96485 Кл/моль). Определим массу m серебра: Плотность серебра ρ = 10500 кг/м³.
Объём покрытия V = S * d, где: S = 1,82 * 10^-2 м², d = 2 * 10^-5 м.
V = 1,82 * 10^-2 * 2 * 10^-5 = 3,64 * 10^-7 м³.
m = 10500 * 3,64 * 10^-7 = 3,822 * 10^-3 кг.
Найдём время t: t = (m * n * F) / (A * I).
t = (3,822 * 10^-3 * 96485) / (0,108 * 0,525) ≈ 650 с.
Ответ: время электролиза примерно 650 секунд.
5. Золочение металлических изделий длилось 1,93*10^5 с при силе тока 1 А в цепи. Определите толщину нанесённого слоя золота, если общая площадь поверхности изделий равна 0,0034 м2.
Для решения этой задачи используем закон Фарадея для электролиза и формулу для массы осаждённого золота:
A — молярная масса золота (197 г/моль = 0,197 кг/моль), I — сила тока (1 А), t — время электролиза (1,93 * 10^5 с), n — количество электронов (для золота n = 3), F — постоянная Фарадея (96485 Кл/моль). Находим массу m: m = (0,197 * 1 * 1,93 * 10^5) / (3 * 96485) ≈ 0,0013 кг.
Определяем объём слоя золота: Плотность золота ρ = 19300 кг/м³.
V = m / ρ ≈ 0,0013 / 19300 ≈ 6,74 * 10^-8 м³.
Найдём толщину слоя: V = S * d, где S = 0,0034 м².
d = V / S ≈ (6,74 * 10^-8) / 0,0034 ≈ 1,98 * 10^-5 м.
Ответ: толщина нанесённого слоя золота составляет примерно 1,98 * 10^-5 м.