Номер 5, страница 191 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

5. Сформулируйте закон Фарадея для электролиза?

Законы электролиза были установлены английским физиком и химиком Майклом Фарадеем в 1833–1834 годах. Эти законы описывают количественные соотношения между количеством электричества, прошедшего через раствор или расплав электролита, и массой вещества, которое выделилось на электродах. Традиционно выделяют два закона Фарадея, которые на практике часто объединяют в один обобщенный закон.

Первый закон Фарадея

Формулировка: масса вещества, выделившегося на электроде в ходе процесса электролиза, прямо пропорциональна общему электрическому заряду, прошедшему через электролит.

Математически этот закон выражается формулой:

$m = k \cdot q$

где:

m – масса выделившегося вещества (в кг),

q – электрический заряд, прошедший через электролит (в Кл),

k – электрохимический эквивалент данного вещества (в кг/Кл).

Так как электрический заряд $q$ при постоянном токе можно выразить через силу тока $I$ и время его прохождения $t$ как $q = I \cdot t$, формула первого закона часто записывается в виде:

$m = k \cdot I \cdot t$

Второй закон Фарадея

Формулировка: для прохождения одного и того же количества электричества через различные электролиты массы выделившихся веществ относятся как их химические эквиваленты. Этот закон устанавливает связь между электрохимическим эквивалентом вещества и его химическими свойствами.

Электрохимический эквивалент $k$ можно рассчитать по формуле:

$k = \frac{M}{z \cdot F}$

где:

M – молярная масса вещества (в кг/моль),

z – валентность иона вещества (или число электронов, которые участвуют в окислительно-восстановительной реакции для одного иона),

F – постоянная Фарадея, фундаментальная физическая константа, равная заряду одного моля электронов. Ее значение составляет приблизительно $F \approx 96485$ Кл/моль.

Объединенный закон Фарадея для электролиза

Объединение первого и второго законов Фарадея позволяет получить единое уравнение, которое является наиболее употребительной формой закона электролиза. Для этого в формулу первого закона $m = k \cdot I \cdot t$ подставляется выражение для электрохимического эквивалента $k$ из второго закона.

В результате получается объединенная формула:

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

Эта формула позволяет рассчитать массу вещества, которое образуется на электроде, зная силу тока, время процесса, а также молярную массу и валентность вещества.

Ответ:

Закон Фарадея для электролиза устанавливает, что масса вещества ($m$), выделившегося на электроде, прямо пропорциональна силе тока ($I$), времени его прохождения ($t$) и молярной массе вещества ($M$), а также обратно пропорциональна валентности вещества ($z$) и постоянной Фарадея ($F$). Математически объединенный закон Фарадея выражается формулой: $m = \frac{M \cdot I \cdot t}{z \cdot F}$, где $F \approx 96485$ Кл/моль.