Три электролитические ванны
В цепь постоянного тока, представленную на рисунке, включены 3 электролитические ванны. За некоторое время на катоде 1 ванны из раствора медного купороса выделилось \(m_1=660\) мг меди, а в третьей ванне с водным раствором хлорида алюминия выделилось \(m_3=744\) мг алюминия. Какая толщина слоя серебра, осаждённого из раствора азотнокислого серебра, покроет металлическую деталь, играющую роль катода 2-й ванны, если площадь её поверхности равна \(S=110\) см\(^2\). Электрохимические эквиваленты металлов принять равными: меди \(k_1=3{,}3\cdot10^{-7}\) кг/Кл, серебра \(k_2=1{,}1\cdot10^{-6}\) кг/Кл и алюминия \(k_3=9{,}3\cdot10^{-8}\) кг/Кл. Плотность серебра равна \(\rho=1{,}05\cdot10^{4}\) кг/м\(^3\). Считать все электроды ванн инертными материалами, поляризацией электролитов можно пренебречь. Ответ выразите в микрометрах, округлив до десятков.

▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
ПодсказкаМасса выделившегося металла пропорциональна заряду, а время одинаково у всех ванн, поэтому по массам найдите токи; третья ванна включена последовательно с параллельным соединением первых двух.
▶ОтветСкрыть: ответ
Ответ\(h=\dfrac{k_2}{\rho S}\left(\dfrac{m_3}{k_3}-\dfrac{m_1}{k_1}\right)\approx5{,}7\cdot10^{-5}\) м \(\approx60\) мкм.
▶РешениеСкрыть: решение
РешениеПо закону электролиза Фарадея масса металла, выделяющегося из раствора его соли на катоде электролитической ванны, пропорциональна протекшему заряду: \(m_i=k_iq_i\). Здесь \(i\) — номер ванны, \(k_i\) — электрохимические эквиваленты меди, серебра и алюминия соответственно. При постоянной силе тока заряд пропорционален силе тока, протекающего через ванну: \(q_i=I_i\Delta t\), а \(\Delta t\) — время процесса, одинаковое для всех ванн.
Сила тока, протекающего через 3-ю ванну, равна сумме сил токов, протекающих через ванны 1 и 2: \(I_3=I_1+I_2\). Используя приведённые соотношения, нетрудно определить массу серебра, осаждённого на поверхности катода второй ванны: \[m_2=k_2\left(\frac{m_3}{k_3}-\frac{m_1}{k_1}\right),\] а затем и искомую толщину серебряного покрытия детали \[h=\frac{k_2}{\rho S}\left(\frac{m_3}{k_3}-\frac{m_1}{k_1}\right).\] Ответ: \(h=\dfrac{k_2}{\rho S}\left(\dfrac{m_3}{k_3}-\dfrac{m_1}{k_1}\right)\approx5{,}7\cdot10^{-5}\) м \(\approx60\) мкм.
Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.
Похожие задачи
- Многопредельный вольтметр Савченко, №8.3.1
- Шунт к гальванометру Савченко, №8.3.2
- Добавочное сопротивление Савченко, №8.3.3
- Клеммы с батареями Савченко, №8.3.9
- Реакция приборов на реостаты Савченко, №8.3.4
- Погрешность вольтметра и амперметра Савченко, №8.3.5