Hvor mange elektroner kræves der for at afsætte 6,35 gram kobber ved katoden under elektrolysen af ​​en vandig opløsning af sulfat?

Antallet af elektroner, der kræves for at afsætte 6,35 gram kobber ved katoden under elektrolysen af ​​en vandig opløsning af kobbersulfat, kan beregnes ved hjælp af Faradays elektrolyselov.

Faradays lov siger, at mængden af ​​stof aflejret ved en elektrode under elektrolyse er direkte proportional med mængden af ​​ladning, der passerer gennem elektroden. Mængden af ​​ladning bestemmes af antallet af overførte elektroner.

Formlen for Faradays lov er:

$$m =\frac{MIt}{nF}$$

hvor:

- m er massen af ​​det aflejrede stof (i gram)

- M er stoffets molære masse (i gram pr. mol)

- I er strømmen (i ampere)

- t er tiden (i sekunder)

- n er antallet af elektroner, der overføres pr. atom eller molekyle af stoffet

- F er Faradays konstant (96.485 coulombs pr. mol)

I tilfælde af kobber er molmassen 63,55 gram pr. mol, og hvert kobberatom kræver, at der afsættes to elektroner.

Ved at erstatte de givne værdier i formlen får vi:

$$6,35 g =\frac{63,55 g/mol \time I \times t}{2mol \time 96.485 C/mol}$$

Løser vi for mig, får vi:

$$I =\frac{6,35 g \ gange 2 mol \ gange 96.485 C/mol}{63,55 g/mol \ gange t}$$

Denne ligning giver os den strøm, der kræves for at afsætte 6,35 gram kobber på en given tid. Antallet af nødvendige elektroner kan beregnes ved at gange strømmen med tiden og dividere med Faradays konstant:

$$n =\frac{I \times t}{F}$$

Ved at erstatte den beregnede værdi af I får vi:

$$n =\frac{(6,35 g \gange 2 mol \ gange 96.485 C/mol)/(63,55 g/mol \ gange t) \ gange t}{96.485 C/mol}$$

Forenklet får vi:

$$n =\frac{6,35 g \ gange 2 mol}{63,55 g/mol}$$

$$n =0,2 mol$$

Derfor ville der kræves 0,2 mol elektroner for at afsætte 6,35 gram kobber ved katoden under elektrolysen af ​​en vandig opløsning af kobbersulfat.