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:

\[2H_2O(l) \rightarrow 2H_2(g) + O_2(g)\]

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.