Как найти массу продукта электролиза

Чтобы понять, как найти массу продукта электролиза, нужно использовать объединенный закон Фарадея. Масса продукта электролиза прямо пропорциональна силе тока, времени электролиза и молярной массе вещества, а также обратно пропорциональна числу электронов и постоянной Фарадея. Если в задаче указан выход по току, полученное теоретическое значение умножают на этот коэффициент. Для газов вместо массы часто вычисляют объем с использованием молярного объема.

$m = \frac{M \cdot I \cdot t}{n \cdot F}$

Разбор по случаям

Примеры

Расчет массы меди. Через раствор сульфата меди(II) пропускали ток силой $5\text{ А}$ в течение $1930\text{ с}$. Молярная масса меди равна $64\text{ г/моль}$, число переносимых электронов $n = 2$, постоянная Фарадея $F = 96500\text{ Кл/моль}$.

Подставляем данные в формулу $m = \frac{M \cdot I \cdot t}{n \cdot F}$: получаем $m = \frac{64 \cdot 5 \cdot 1930}{2 \cdot 96500} = 3{,}2\text{ г}$.

Рассчитанная масса продукта электролиза составляет ровно $3{,}2\text{ грамма}$.

Учет выхода по току. При электролизе расплава хлорида натрия выделяется хлор. Если теоретическая масса равна $7{,}1\text{ г}$, а выход по току составляет $80\%$, переводим проценты в доли: $\eta = 0{,}8$.

Находим практическое значение: $m_{prac} = 7{,}1 \cdot 0{,}8 = 5{,}68\text{ г}$.

В результате масса продукта электролиза с учетом потерь равна $5{,}68\text{ г}$.

Расчет массы газа при электролизе расплава. Рассчитаем массу хлора, выделившегося на аноде при электролизе расплава хлорида натрия. Сила тока составляет $I = 5$ А, время процесса $t = 1$ час, что равно $3600$ секундам. Анодный процесс описывается полуреакцией $2Cl^- - 2e^- \to Cl_2$. Число принявших участие электронов на моль газа равно $z = 2$, молярная масса хлора $M = 71$ г/моль.

Вычисление проводим по закону Фарадея $m = \frac{M \cdot I \cdot t}{z \cdot F}$.

Подставим постоянную Фарадея $F = 96500$ Кл/моль: $m = \frac{71 \cdot 5 \cdot 3600}{2 \cdot 96500} \approx 6.62$ г.

Итоговая масса хлора составляет $6.62$ г.

Частые ошибки

• Подстановка времени в минутном или часовом формате вместо обязательного перевода в секунды.
• Неверное определение количества принятых или отданных электронов в электродном процессе.
• Использование молярной массы одного атома вместо двухатомной молекулы при вычислении массы газов.

Коротко

Ответ на вопрос, как найти массу продукта электролиза, заключается в правильном применении законов Фарадея и переводе всех величин в систему СИ. Точная масса продукта электролиза зависит от силы тока, времени, числа электронов и практического выхода реакции.