дано:
R = 5,7 Ом (сопротивление ванны)
r = 0,3 Ом (внутреннее сопротивление источника)
E = 6 В (ЭДС источника)
t = 10 часов = 10 * 60 * 60 = 36000 с (время электролиза)
M = 0,08 мг/Кл = 0,08 * 10⁻³ г/Кл = 8 * 10⁻⁵ г/Кл (электрохимический эквивалент кислорода)
P = 83 кПа = 83000 Па (давление)
T = 300 К (температура)
Rг = 8,314 Дж/(моль·К) (газовая постоянная)
F = 96485 Кл/моль (число Фарадея)
найти:
Объем кислорода, получившегося при электролизе.
решение:
1. Рассчитаем полный эквивалент сопротивления цепи (сопротивление ванны и внутреннее сопротивление источника):
R₁ = R + r
R₁ = 5,7 Ом + 0,3 Ом
R₁ = 6 Ом.
2. Рассчитаем ток, который протекает через цепь, используя закон Ома:
I = E / R₁
I = 6 В / 6 Ом
I = 1 А.
3. Рассчитаем заряд Q, который прошел через ванну за время электролиза:
Q = I * t
Q = 1 А * 36000 с
Q = 36000 Кл.
4. Рассчитаем массу кислорода, выделившегося при электролизе:
m = M * Q
m = 8 * 10⁻⁵ г/Кл * 36000 Кл
m = 2,88 г.
5. Рассчитаем количество молей кислорода, используя молекулярную массу кислорода (Mм = 32 г/моль):
n = m / Mм
n = 2,88 г / 32 г/моль
n = 0,09 моль.
6. Используя уравнение состояния идеального газа, рассчитаем объем кислорода при заданных условиях:
PV = nRT.
Перепишем для объема:
V = nRT / P.
7. Подставим известные значения:
V = 0,09 моль * 8,314 Дж/(моль·К) * 300 К / 83000 Па
V ≈ 0,032 м³.
ответ:
Объем кислорода, получившегося при электролизе, составляет примерно 0,032 м³, или 32 литра.