Какой ток необходим, чтобы разложить 1 грамм воды через 1 минуту в растворе электролита? Каков будет объем гремучего

Чтобы решить эту задачу, нам понадобятся знания о законе Фарадея и молярном объеме газа при стандартных условиях.

Для начала, давайте посмотрим, какой процесс происходит при разложении воды через электролит. Вода разлагается на кислород и водород при прохождении электрического тока через раствор электролита. Это электролиз воды, и реакция выглядит следующим образом:

$$2H_{2}O(l)\to 2H_2(g)+O_2(g)$$

Из этого уравнения видно, что две молекулы воды (H2O) превращаются в две молекулы водорода (H2) и одну молекулу кислорода (O2).

Чтобы узнать, какой ток нам необходим, чтобы разложить 1 грамм воды через 1 минуту, мы можем использовать закон Фарадея. Согласно этому закону, количество вещества, разлагаемого или выделяющегося во время электролиза, пропорционально количеству прошедшего заряда. Мы можем использовать формулу:

$$Q=n\cdot F$$

где Q - количество прошедшего заряда, n - количество вещества, разлагаемого или выделяющегося, а F - фарадая.

Мы знаем, что для превращения 1 грамма воды в водород (H2) и кислород (O2), нам нужно 2 моль водорода и 1 моль кислорода. Молярные массы H2 и O2 равны примерно 2 г/моль и 32 г/моль соответственно.

Итак, чтобы расщепить 1 грамм воды, нам нужно:

- 2 моль водорода: $2\times (2\text{г/моль})=4\text{г}$
- 1 моль кислорода: $1\times (32\text{г/моль})=32\text{г}$

Всего: $4\text{г}+32\text{г}=36\text{г}$

Теперь, узнав количество вещества, которое мы хотим разложить, мы можем использовать это для расчета количества заряда:

$$Q=n\cdot F$$

Подставив значения, получаем:

$$Q=(36\text{г})/(2\text{г/моль})\cdot F=18\text{F}$$

Теперь перейдем к расчету тока. Ток (I) измеряется в амперах (А) и выражается через количество заряда и время:

$$I=Q/t$$

Подставив значения, получаем:

$$I=18\text{F}/60\text{с}=0.3\text{А}$$

Итак, чтобы разложить 1 грамм воды через 1 минуту в растворе электролита, нам нужен ток в 0.3 ампера.

Теперь перейдем к расчету объема гремучего газа, выделившегося при этом. Мы знаем, что по закону Гей-Люссака, при стандартных условиях, 1 моль любого газа занимает объем около 22.4 литра.

Так как мы изначально имеем 36 г газов, мы должны перевести его в моль:

$$n=\frac{m}{M}$$

Где n - количество вещества в молях, m - масса вещества в граммах, а M - молярная масса вещества.

Для водорода (H2) нам нужно перевести 4 грамма в моль:

$$n=\frac{4\text{г}}{2\text{г/моль}}=2\text{моль}$$

А для кислорода (O2) нам нужно перевести 32 грамма в моль:

$$n=\frac{32\text{г}}{32\text{г/моль}}=1\text{моль}$$

Всего у нас будет 2 моль водорода и 1 моль кислорода, что составит 3 моля газа.

Теперь мы можем использовать формулу для расчета объема газа:

$$V=n\cdot V_{\text{мольного}}$$

$$V=3\text{моль}\cdot 22.4\text{л/моль}=67.2\text{л}$$

Итак, объем гремучего газа, выделившегося при разложении 1 грамма воды через 1 минуту в растворе электролита при стандартных условиях, составит 67.2 литра.