Какое количество дней понадобится для проведения электролиза 1000 м3 сточных вод, содержащих 5,4 мг/дм3 ионов ртути

Для решения этой задачи, нам понадобится ряд формул и концепций из электрохимии. Давайте проведем решение этой задачи пошагово:

Шаг 1: Найдем количество ртути (Hg) в сточной воде. Для этого умножим концентрацию ионов ртути (5.4 мг/дм3) на объем сточной воды (1000 м3):

Масса ртути = концентрация × объем сточной воды
Масса ртути = (5.4 мг/дм3) × (1000 м3) = 5400 мг

Шаг 2: Переведем массу ртути в граммы, чтобы сделать дальнейшие расчеты проще. 1 г = 1000 мг, поэтому:

Масса ртути = 5400 мг = 5.4 г

Шаг 3: Найдем количество электричества, необходимое для осаждения данного количества ртути. Для этого воспользуемся формулой:

Количество электричества (Q) = масса ртути / эквивалентная масса ртути

Эквивалентная масса ртути определяется путем деления молярной массы ртути (200 г/моль) на количество валентностей ртути в реакции, которая происходит во время электролиза. В данном случае ртути имеет 2 валентности.

Эквивалентная масса ртути = молярная масса ртути / валентность ртути
Эквивалентная масса ртути = 200 г/моль / 2 = 100 г/моль

Количество электричества = 5.4 г / 100 г/моль = 0.054 моль

Шаг 4: Определим количество кулонов (заряд), соответствующих данному количеству электричества. Для этого воспользуемся уравнением:

Количество кулонов = количество электричества × число зарядов в 1 моле электронов
(число зарядов в 1 моле электронов = 6.02 × 10^23)

Количество кулонов = (0.054 моль) × (6.02 × 10^23) = 3.25 × 10^22 Кл

Шаг 5: Найдем время, необходимое для проведения электролиза, используя формулу:

Время = количество кулонов / сила тока

В нашем случае, количество кулонов (заряд) равно 3.25 × 10^22 Кл, а сила тока равна 4.0 А:

Время = (3.25 × 10^22 Кл) / (4.0 А) = 8.125 × 10^21 секунд

Шаг 6: Чтобы перевести время из секунд в дни, воспользуемся следующими пропорциями:

1 день = 24 часа × 60 минут × 60 секунд

Время (в днях) = (8.125 × 10^21 секунд) / (24 часа × 60 минут × 60 секунд) ≈ 9.42 × 10^16 дней

Итак, количество дней, необходимых для проведения электролиза 1000 м3 сточных вод с содержанием 5.4 мг/дм3 ионов ртути, с использованием постоянного тока 4.0 А и достижением выхода по току, составляет приблизительно 9.42 × 10^16 дней.