Какое время потребуется для пропускания тока силой 5 А через раствор сульфата железа (II), чтобы на катоде было

Для решения этой задачи, нам понадобится использовать законы электролиза. Один из таких законов - закон Фарадея - утверждает, что количество вещества, выделяемого или осаждаемого на электроде, пропорционально количеству протекших через электролит зарядов.

Используем формулу, связывающую количество вещества \(\Delta n\), выделяемого на электроде, с зарядом \(Q\), прошедшим через электролит, и молярной массой вещества \(M\):

\(\Delta n = \frac{Q}{z \cdot F} \cdot M\)

Где:
- \(Q\) - заряд, который определяется как произведение тока \(I\) (в амперах) на время \(t\) (в секундах): \(Q = I \cdot t\)
- \(z\) - число электронов, участвующих в реакции электролиза (равно числу молярных электронов)
- \(F\) - постоянная Фарадея, равная приблизительно \(96 485 \, \text{Кл/моль}\)
- \(M\) - молярная масса вещества, выделяемого на электроде

Зная молярную массу железа (II) (\(M = 55,847 \, \text{г/моль}\)), количество выделяемого железа \(\Delta n = 2,8 \, \text{г}\) и ток \(I = 5 \, \text{А}\), мы можем рассчитать время \(t\), необходимое для выделения данного количества железа.

Сначала выразим количество вещества \(\Delta n\) через заданные величины:

\(\Delta n = \frac{Q}{z \cdot F} \cdot M\)

Так как \(z = 2\) для железа (II), то:

\(\Delta n = \frac{Q}{2 \cdot F} \cdot M\)

Подставим данную формулу и известные значения:

\(2,8 \, \text{г} = \frac{(5 \, \text{А} \cdot t)}{(2 \cdot 96 485 \, \text{Кл/моль})} \cdot 55,847 \, \text{г/моль}\)

Теперь решим это уравнение относительно \(t\):

\(t = \frac{(2,8 \, \text{г} \cdot 2 \cdot 96 485 \, \text{Кл/моль})}{(5 \, \text{А} \cdot 55,847 \, \text{г/моль})}\)

Вычислив значение \(t\) получим около 4536,86 секунд. Округлим это значение до ближайшей целой секунды и получим, что на пропускание тока силой 5 А через раствор сульфата железа (II), чтобы на катоде выделить 2,8 г железа, потребуется примерно 4537 секунд.