Номер 2, страница 312 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. Что называется электрохимическим эквивалентом вещества?

2. Что называется электрохимическим эквивалентом вещества?

Электрохимический эквивалент вещества ($\text{k}$) — это физическая величина, которая определяет массу вещества, выделяющуюся на электроде при прохождении через раствор или расплав электролита электрического заряда в 1 Кулон. Эта величина является коэффициентом пропорциональности в первом законе Фарадея для электролиза.

Первый закон Фарадея устанавливает прямую пропорциональность между массой выделившегося вещества ($\text{m}$) и прошедшим через электролит электрическим зарядом ($\text{q}$): $m = k \cdot q$

Поскольку электрический заряд можно выразить через силу тока ($\text{I}$) и время его прохождения ($\text{t}$) как $q = I \cdot t$, то формула закона Фарадея часто записывается в виде: $m = k \cdot I \cdot t$

Из этих соотношений видно, что электрохимический эквивалент можно рассчитать, зная массу и заряд: $k = \frac{m}{q}$. Единицей измерения электрохимического эквивалента в Международной системе единиц (СИ) является килограмм на кулон (кг/Кл).

Электрохимический эквивалент не является универсальной константой, а зависит от химической природы вещества. Его можно вычислить теоретически по следующей формуле: $k = \frac{M}{F \cdot z}$ где $\text{M}$ — это молярная масса вещества (в кг/моль), $\text{F}$ — постоянная Фарадея (фундаментальная физическая константа, равная примерно $96485$ Кл/моль), а $\text{z}$ — валентность ионов данного вещества (число элементарных зарядов, которое несет ион).

Ответ: Электрохимическим эквивалентом вещества называется физическая величина, численно равная массе вещества, которая выделяется на электроде при прохождении через электролит заряда в 1 Кл. Рассчитывается по формуле $k = \frac{M}{F \cdot z}$.

3. Как можно определить заряд

Вопрос сформулирован не полностью. Наиболее вероятно, имеется в виду, как определить заряд иона. Заряд отдельного иона ($q_и$) является кратным элементарному заряду ($e \approx 1.602 \cdot 10^{-19}$ Кл) и определяется валентностью иона ($\text{z}$): $q_и = z \cdot e$

Следовательно, задача определения заряда иона сводится к нахождению его валентности $\text{z}$. Валентность можно определить экспериментально, основываясь на законах электролиза Фарадея. Для этого необходимо выполнить следующие действия:

1. Провести эксперимент по электролизу, пропуская электрический ток через раствор или расплав соли, кислоты или щелочи, содержащей исследуемые ионы.

2. Во время эксперимента точно измерить силу тока $\text{I}$ в цепи с помощью амперметра и общее время $\text{t}$, в течение которого протекал ток, с помощью секундомера.

3. Определить массу $\text{m}$ вещества, выделившегося на катоде (или аноде), путем взвешивания электрода до и после эксперимента на точных весах.

4. Используя полученные данные, объединить формулы для массы вещества из первого закона Фарадея ($m=kIt$) и для электрохимического эквивалента ($k = \frac{M}{Fz}$): $m = \frac{M}{F \cdot z} \cdot I \cdot t$

5. Выразить из полученного уравнения валентность $\text{z}$: $z = \frac{M \cdot I \cdot t}{m \cdot F}$

6. Подставить в формулу измеренные значения $\text{m}$, $\text{I}$, $\text{t}$, а также табличные значения молярной массы $\text{M}$ и постоянной Фарадея $\text{F}$. Рассчитанное значение $\text{z}$ округляется до ближайшего целого числа, так как валентность является целой величиной.

7. Найдя валентность $\text{z}$, можно вычислить заряд иона по формуле $q_и = z \cdot e$.

Ответ: Заряд иона можно определить, экспериментально найдя его валентность $\text{z}$. Для этого проводят электролиз, измеряют силу тока $\text{I}$, время $\text{t}$ и массу выделившегося вещества $\text{m}$. Затем по формуле $z = \frac{M \cdot I \cdot t}{m \cdot F}$, используя известные значения молярной массы $\text{M}$ и постоянной Фарадея $\text{F}$, вычисляют $\text{z}$. Искомый заряд иона равен $q_и = z \cdot e$.