Сколько молекул хлора выделится при пропускании через раствор хлористого водорода НCl тока силой 100 мА в течении 16 с?

Ответ должен быть такой: 5х10 в 8 степени

Чтобы рассчитать количество молекул хлора, которое выделится при прохождении тока через раствор хлористого водорода, воспользуемся законами электролиза. Основной принцип заключается в том, что количество вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорционально количеству электричества, прошедшему через раствор.

Шаги решения:

1. Определим заряд, прошедший через раствор:

   По закону электролиза:

   $$Q = I \cdot t$$

   где:

   • $I$ — сила тока (в амперах),
   • $t$ — время (в секундах).

   Подставляем значения:

   $$Q = 0{,}1 \, \text{А} \times 16 \, \text{с} = 1{,}6 \, \text{Кл}$$

2. Вычислим количество выделившегося хлора:

   В реакции электролиза хлористого водорода $\text{HCl}$ на аноде происходит выделение хлора. Полуреакция выглядит следующим образом:

   $$2 \text{Cl}^- \rightarrow \text{Cl}_2 + 2 \text{e}^-$$

   Видно, что для выделения одной молекулы хлора $\text{Cl}_2$ требуется 2 моля электронов.

3. Применяем закон Фарадея:

   Закон Фарадея для расчета количества вещества на электроде:

   $$n = \frac{Q}{z \cdot F}$$

   где:

   • $n$ — количество молей хлора $\text{Cl}_2$,
   • $Q$ — заряд, прошедший через раствор,
   • $z$ — количество электронов на одну молекулу хлора (в данном случае $z = 2$),
   • $F$ — постоянная Фарадея ($F \approx 96500 \, \text{Кл/моль}$).

   Подставляем значения:

   $$n = \frac{1{,}6}{2 \times 96500} \approx 8{,}3 \times 10^{-6} \, \text{моль}$$

4. Переводим количество молей в количество молекул:

   Используем число Авогадро ($N_A \approx 6{,}022 \times 10^{23} \, \text{молекул/моль}$):

   $$N = n \times N_A = 8{,}3 \times 10^{-6} \times 6{,}022 \times 10^{23} \approx 5 \times 10^8 \, \text{молекул}$$

Ответ:

Количество молекул хлора, которое выделится при пропускании тока силой 100 мА в течение 16 секунд, составит $5 \times 10^8$.