Номер 9, страница 107, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

9. Сформулируйте второй закон электролиза Фарадея.

9. Второй закон электролиза Фарадея устанавливает связь между массами различных веществ, которые выделяются на электродах при прохождении через их растворы или расплавы одинакового количества электричества.

Словесная формулировка: Массы различных веществ, выделяющихся на электродах при прохождении через электролиты одинакового количества электричества, прямо пропорциональны их химическим эквивалентам.

Химический эквивалент вещества (или эквивалентная масса), обозначаемый $Э$, представляет собой отношение молярной массы вещества $\text{M}$ к его валентности $\text{z}$ (числу электронов, участвующих в электродной реакции для одного иона):

$Э = \frac{M}{z}$

Согласно второму закону, отношение масс двух разных веществ ($m_1$ и $m_2$), выделившихся на электродах, равно отношению их химических эквивалентов ($Э_1$ и $Э_2$), если через электролиты прошел одинаковый заряд $\text{q}$:

$\frac{m_1}{m_2} = \frac{Э_1}{Э_2}$

Этот закон можно также выразить через электрохимические эквиваленты. Электрохимический эквивалент $\text{k}$ — это коэффициент пропорциональности из первого закона Фарадея ($m = kq$). Второй закон утверждает, что электрохимический эквивалент вещества прямо пропорционален его химическому эквиваленту:

$k = \frac{1}{F} Э = \frac{1}{F} \frac{M}{z}$

Здесь:

• $\text{k}$ — электрохимический эквивалент вещества, измеряется в кг/Кл;

• $Э$ — химический эквивалент вещества, измеряется в кг/моль;

• $\text{M}$ — молярная масса вещества, измеряется в кг/моль;

• $\text{z}$ — валентность иона (число электронов, переносимых одним ионом), безразмерная величина;

• $\text{F}$ — постоянная Фарадея, универсальная константа, равная произведению постоянной Авогадро $N_A$ на элементарный заряд $\text{e}$. Она представляет собой заряд одного моля электронов и численно равна $F \approx 96485$ Кл/моль.

Объединение первого и второго законов Фарадея дает общую (объединенную) формулу для массы вещества, выделяющегося при электролизе:

$m = k \cdot q = k \cdot I \cdot t = \frac{M}{zF} I t$

где $\text{I}$ — сила тока, а $\text{t}$ — время электролиза.

Физический смысл второго закона заключается в том, что для выделения одного моля эквивалентов любого вещества требуется пропустить через электролит одно и то же количество электричества, равное постоянной Фарадея $\text{F}$.

Ответ: Второй закон электролиза Фарадея гласит, что массы различных веществ, выделяющихся на электродах при прохождении одинакового количества электричества, пропорциональны их химическим эквивалентам ($Э = M/z$). Закон устанавливает, что электрохимический эквивалент вещества $\text{k}$ (коэффициент из первого закона $m=kq$) пропорционален его химическому эквиваленту: $k = \frac{Э}{F} = \frac{M}{zF}$, где $\text{F}$ – постоянная Фарадея, $\text{M}$ – молярная масса, а $\text{z}$ – валентность иона.