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.

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 = 0,0016 τ

Отсюда находим длительность электролиза для восстановления 25 г бензола: 25/0,0016 = 15625 сек или 260,4 мин