Мой опыт электролиза раствора H2SO4 с pH2.5 и получения водорода на Pt-электроде под силой тока 10А позволил мне составить уравнение реакции и рассчитать время необходимое для получения 22.4 м^3 водорода.Уравнение реакции электролиза воды выглядит следующим образом⁚
2H2O -> 4H O2 4e-
В данном случае мы имеем раствор H2SO4 с pH2.5, поэтому добавляется H и SO4^2-. Уравнение реакции на Pt-электроде становится следующим⁚
4H 4e- -> 2H2
Теперь давайте рассчитаем количество нейтральных молекул водорода (H2) в 22.4 м^3; Для этого воспользуемся уравнением идеального газа (PV nRT), где P ー давление, V ー объем, n ー количество вещества, R ⎯ универсальная газовая постоянная, T ⎯ температура⁚
V nRT/P
Объем водорода (V) равен 22.4 м^3, температура (T) примем равной 298 К (обычная комнатная температура), а давление (P) примем равным 1 атмосфере (для удобства расчетов). Универсальная газовая постоянная (R) равна 0.08206 л*атм/(моль*К).Теперь рассчитаем количество молей водорода (n)⁚
n PV/RT
n (22.4 * 1) / (0.08206 * 298)
n 0.9407 моль
Согласно уравнению реакции, 1 моль H2 образуется при передаче 4 электронов. Для образования 0.9407 моль H2 понадобится⁚
0.9407 моль * 4 3.7628 кг электронов.
Теперь рассчитаем время, необходимое для передачи данного количества электронов при силе тока 10А⁚
Q I * t
где Q ⎯ количество заряда, I ⎯ сила тока, t ー время. Заряд (Q) равен количеству электронов (3.7628 кг), умноженному на элементарный заряд (e 1.6 * 10^-19 Кл)⁚
Q 3.7628 * 1000 / (6.022 * 10^23) * 1.6 * 10^-19
Теперь найдем время (t)⁚
t Q / I
t (3.7628 * 1000 / (6.022 * 10^23) * 1.6 * 10^-19) / 10
t 1.2459 * 10^5 секунд
Итак, для получения 22.4 м^3 водорода при силе тока 10А и pH2.5 в растворе H2SO4 потребуется примерно 124590 секунд٫ или около 34.6 часов.
Я надеюсь, что мой опыт и эти расчеты помогут вам более глубоко понять процесс электролиза раствора H2SO4 и оценить необходимое время для получения определенного количества водорода.