Сколько минут должен длиться электролиз (сила тока 12 А) раствора едкого натра при...

Question

Сколько минут должен длиться электролиз (сила тока 12 А) раствора едкого натра при получении водорода массой, необходимой для восстановления m г бензола (m = 1;2; 3; 4…20) в циклогексан? Покажите, что между длительностью электролиза (в минутах) и массой бензола имеется прямая зависимость. Приведите уравнение, отражающее эту зависимость. Пользуясь уравнением, вычислите длительность электролиза для восстановления 25 г бензола.

Answer 1

Уравнение восстановления бензола: C6H6 + 3H2 = C6H12
Бензол и водород реагируют в мольном соотношении 1:3, т.е. масса водорода, необходимая для восстановления  бензола находится из пропорции:
m(C6H6)/78 = m(H2)/(3*2), отсюда m(H2) = (m(C6H6) * 6)/78
для восстановления 1 г бензола необходимо 0,077 г водорода
2 г бензола - 0,154 г
3 г бензола - 0,231 г
20 г бензола - 1,54 г
Связь массы вещества, выделяющимся при электролизе, с длительностью электролиза определяется законом Фарадея m = [M/(n * F)] * I * τ
Отсюда длительность электролиза составляет τ = [(m * n * F)/M]/I
Для получения 0,154 г водорода: [0,154 * 2 * 96500/2]/12 = 1238, 4 сек (20,64 мин)
0,231 г - 2476,8 сек (41,28 мин)
1,54 г - 12384 сек (206,4 мин)

Уравнение, связывающее массу бензола с длительностью электролиза:
m(C6H6) = [2/(2 * 96500)] * 12 * τ * 78/6 = 0,0016τ
Отсюда находим длительность электролиза для восстановления 25 г бензола: 25/0,0016 = 15625 сек или 260,4 мин