Чему равна атомная масса четырехвалентного металла Чему равна атомная масса четырехвалентного металла, если за 10 минут из раствора соли ток силой 5А выделит 1,517 г этого металла? Что это за металл?
Вычислите потенциал никелевого электрода, погруженного в 200 мл раствора, содержащего 0,12 г нитрата никеля. φ0 Ni2+/Ni = - 0,23 B.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи нам необходимо сначала найти количество переданных зарядов (кулонов).

Масса металла, осажденного из раствора, равна 1,517 г. Атомная масса четырехвалентного металла обозначим через М. Тогда количество вещества металла, осажденного из раствора, равно:

n = m / M

n = 1,517 г / М

Далее, введем уравнение реакции осаждения металла:

M^4+ + 4e^- -> M

Из уравнения видно, что на осаждение одного атома металла необходимо 4 электрона. Заряд, проходящий через электролизер за время 10 минут (600 с), равен:

Q = I * t

Q = 5 А * 600 с = 3000 Кл

Для осаждения 1 моль металла M требуется 4 фарада заряда. Следовательно, количество моль металла, осажденного из раствора, равно:

n = Q / (4 * 96500)

n = 3000 Кл / (4 * 96500 Кл/моль) ≈ 0,078 моль

Теперь мы можем выразить атомную массу металла через количество моль и массу металла:

0,078 моль = 1,517 г / М

М = 1,517 г / 0,078 моль ≈ 19,43 г/моль

Таким образом, атомная масса четырехвалентного металла составляет приблизительно 19,43 г/моль.

Поскольку дано, что металл четырехвалентный, то он скорее всего является тетравалентным углеродом, которому соответствует атомная масса приблизительно 12,01 г/моль.

Далее, для вычисления потенциала никелевого электрода нам необходимо воспользоваться уравнением Нернста:

E = E0 - (0,0592 / n) * log([Ni2+] / [Ni2+]0)

где E0 - стандартный потенциал, n - количество электронов, участвующих в реакции, [Ni2+] и [Ni2+]0 - активности ионов никеля соответственно.

Стандартный потенциал никелевого электрода равен φ0 Ni2+/Ni = -0,23 В. Из задачи известно, что содержится 0,12 г нитрата никеля в 200 мл раствора. Молярная масса Ni(NO3)2 равна 182,7 г/моль. Массовая доля нитрата никеля равна:

0,12 г / (200 мл * 1 г/мл) = 0,0006 моль

Далее, найдем активность ионов Ni2+:

[Ni2+] = γ * c

где c - концентрация ионов Ni2+, а γ - коэффициент активности.

Подставляя известные значения, получаем:

[Ni2+] = γ * 0,0006 моль / 0,2 л = 0,003 γ моль/л

Теперь можем подставить значения в уравнение Нернста:

E = -0,23 В - (0,0592 / 2) * log(0,003 γ / [Ni2+]0)

E = -0,23 - 0,0296 * log(0,003 γ / [Ni2+]0)

Для дальнейших расчетов необходимо знать значение коэффициента активности γ и активности [Ni2+]0.