Дано:
- Заряд, прошедший через ванну, Q = 2500 Кл
- Валентность кислорода n = 2
- Температура T = 60 °С = 60 + 273 = 333 K
- Давление p = 1 атм (нормальное атмосферное давление)
- Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль·К)
Найти: объём газа (кислорода), выделяющегося в процессе электролиза.
Решение:
1. Для выделения кислорода в процессе электролиза на аноде происходит следующее химическое изменение:
2H2O → O2 + 4H+ + 4e-
Каждый моль кислорода выделяется при прохождении через ванну 4 моль электронов (заряд 4e). Следовательно, для выделения 1 моль кислорода потребуется заряд:
Q1 = 4 × 1,602 × 10^(-19) Кл = 6,408 × 10^(-19) Кл (заряд одного моля кислорода).
2. Количество молей кислорода, выделяющегося при проходе заряда Q = 2500 Кл, можно найти по формуле:
n(О2) = Q / Q1
n(О2) = 2500 / 6,408 × 10^(-19)
n(О2) ≈ 3,9 × 10^24 моль
3. Теперь, зная количество молей кислорода, можем вычислить его объём. Для этого используем уравнение состояния идеального газа:
pV = nRT
Из этого уравнения объём газа V можно выразить как:
V = nRT / p
4. Подставим данные:
V = (3,9 × 10^24) × (8,31) × (333) / (1 × 10^5)
V ≈ 1,08 × 10^5 м³
Ответ: объём газа (кислорода), выделяющегося при прохождении заряда 2500 Кл, составляет примерно 1,08 × 10^5 м³.