Металлическая пластинка, имеющая поверхность 300 см2 должна быть покрыта слоем серебра толщиной 0,015 мм. Плотность серебра 10,5 г/см3. Подсчитать, сколько времени надо пропускать ток силой 0,5 А через раствор нитрата серебра, если выход по току равен 94,5%. Рассчитать среднюю скорость осаждения покрытия.
Ответ
2,48ч; 6,3 * 10-3 г / (см2 * ч)
Решение
Используя данные о площади пластинки и толщине покрытия, найдем массу осажденного серебраm = ρ ∙V = ρ∙δ ∙ S = 10,5 г/см3 ∙ 0,0015 см ∙300 см2 = 4,725 г.
Иногда выход по току рассчитывается как отношение массы фактически прореагировавшего вещества mf к теоретическому массопереносу mt, рассчитанному по 1-му закону Фарадея:
Вm=mfmt∙100%.
Тогда, зная, что выход по току составляет 94,5%, имеем:
94,5%=mf4,725∙100%↔mf=4,725∙0,945=4,687 г
Заряд, пропущенный через электролит, равен: {\displaystyle Q=I\cdot t.}Q=I∙t. Теоретический массоперенос для произвольного иона равен
m=I∙t∙MF∙n,
где n — заряд иона в единицах e (ионы серебра в растворе нитрата серебра имеют заряд n = +1);
M — молярная масса (для серебра M = 107,868 г/моль);
F = eNA ≈ 96500 Кл — число Фарадея.
Тогда t=F∙n∙mI∙M=96500∙1∙4,6870,5∙107,87=481531,6853,935=8928 с=2,48ч
Для определения средней скорости осаждения покрытия используем формула
ωср=mS∙t=4,687300∙2,48=0,00629 г / (см2 * ч)
Ответ: 2,48ч; 6,3 * 10-3 г / (см2 * ч)