Какое количество времени необходимо пропускать постоянный электрический ток силой 1 ампер через водный раствор

Решение:

Для начала, давайте разберёмся с процессом удаления ионов ртути из водного раствора. В данной задаче мы будем использовать процесс электролиза. При электролизе, положительные ионы (катионы) перемещаются к отрицательному электроду (катоду), в то время как отрицательные ионы (анионы) перемещаются к положительному электроду (аноду).

В нашем случае, постоянный электрический ток силой 1 ампер проходит через водный раствор с солью нитрата ртути. В результате, ионы ртути (Hg2+) будут привлекаться к отрицательному электроду (катоду), где происходит восстановление ртути, а главный кислородный отрицательный ион катиона (NO3-) будет перемещаться к положительному электроду (аноду), где происходит окисление.

Чтобы полностью удалить ионы ртути из раствора, нам необходимо продолжать пропускать постоянный электрический ток до тех пор, пока все ионы ртути не окажутся на катоде и будут восстановлены в ртуть.

Теперь давайте рассмотрим реакции, которые происходят на каждом электроде:

1. На катоде (отрицательный электрод):
2Hg2+ + 2e- -> 2Hg

Здесь каждый ион ртути (Hg2+) получает 2 электрона и восстанавливается до элементарной ртути (Hg). Обратите внимание, что здесь время не имеет значения, так как процесс происходит до полной восстановления всех ионов ртути.

2. На аноде (положительный электрод):
2NO3- -> O2 + N2 + 4e-

Здесь отрицательные ионы нитрата (NO3-) окисляются, образуя молекулы кислорода (O2), азота (N2) и 4 электрона.

Теперь, чтобы определить, какое вещество образуется на аноде и в каком количестве, нам нужно узнать соотношение между количеством потребляемой ртути на катоде и количеством образованного кислорода на аноде.

Из реакции на аноде, мы видим, что каждые 4 электрона окисляют 1 ион нитрата. Таким образом, для полной окислительной реакции 0.2 моля соли нитрата ртути, нам понадобится \(0.2 \times 4 = 0.8\) моля электронов.

Учитывая, что на катоде каждый ион ртути требует 2 электрона, мы можем сделать вывод, что количество ртути, полностью удаленное из раствора, будет равно половине количества электронов, необходимых для окисления ионов нитрата. То есть, количество ртути образуемого на катоде будет \(0.8 \div 2 = 0.4\) моля.

На аноде образуется кислород, и количество кислорода будет равно количеству электронов, участвующих в окислительной реакции. Итак, количество кислорода, образующегося на аноде, составит 0.8 моль.

Таким образом, на инертном аноде образуется 0.8 моль кислорода в результате электролиза водного раствора, содержащего 0.2 моля соли нитрата ртути.