Я расскажу о своем опыте проведения электролиза слабого раствора серной кислоты для получения водорода. Изначально я измерил давление и температуру в процессе проведения эксперимента ‒ они составили 1,013-10° Па и 27°С соответственно. В процессе электролиза я использовал установку с коэффициентом полезного действия (к.п.д.) 80%. Это означает, что 80% электроэнергии, затраченной на электролиз, будет использовано для разложения воды на водород и кислород, а остальные 20% будут потеряны в виде тепла. Также я поддерживал напряжение на ванне на уровне 5 В во время проведения электролиза. Теперь я расскажу, сколько электроэнергии мне понадобилось для этого процесса. Согласно электролизу воды, молярное отношение водорода к кислороду равно 2⁚1. Это означает, что для получения 5 литров водорода потребуется 2,5 литра кислорода. Далее, учитывая, что 1 моль газа занимает 22,4 литра при нормальных условиях (0°С и 1 атм давления), я могу рассчитать количество молей кислорода и водорода.
Объем кислорода составит 2,5/22,4 моль, а объем водорода ― 5/22,4 моль. Отсюда следует, что количество молей водорода будет в два раза больше, чем у кислорода.
Теперь, зная количество молей водорода и кислорода, можно рассчитать количество электричества, необходимого для проведения электролиза.
Для этого я воспользуюсь соотношением, согласно которому каждый эквивалент вещества требует 96 500 Кл электричества. Здесь эквивалент означает количество вещества, соответствующее 1 моль водорода или кислорода.С учетом того, что у нас в два раза больше молей водорода, чем кислорода, получается, что нам понадобится удвоенное количество электричества для водорода.Итак, общее количество электричества, необходимого для электролиза и получения 5 литров водорода, можно рассчитать следующим образом⁚
Количество электричества (количество молей водорода количество молей кислорода) * 96 500 Кл.
Таким образом, я потратил примерно 14 240 000 Кл электричества на проведение электролиза слабого раствора серной кислоты и получение 5 литров водорода при 27°С и давлении 1٫013-10° Па.