什么是电解计算器?
本计算器运用法拉第电解第一定律,计算当电流通过电解质溶液时,在电极上析出(或以气体形式释放)的物质质量。它是一款基于基本物理常数的通用物理/化学工具,适用于任何地区,不受国家或地区规则限制。
使用方法
依次输入电流(单位:安培)、时间(单位:秒)、物质的摩尔质量(单位:克/摩尔),以及每个离子转移的电子数(n)(例如:Cu²⁺ 取 \(n = 2\),Ag⁺ 取 \(n = 1\),Al³⁺ 取 \(n = 3\))。计算器将输出析出物质的质量(克)、通过的总电量,以及生成物质的摩尔数。
公式解析
析出质量的计算公式为:
$$m = \dfrac{I \cdot t \cdot M}{n \cdot F}$$
其中 \(Q = I \cdot t\) 表示通过的总电量(单位:库仑)。将其除以 \(n \cdot F\)(\(F = 96485 \text{ C/mol}\) 为法拉第常数),即得物质的摩尔数;再乘以摩尔质量 \(M\),便可把摩尔数换算为克数。乘积 \(n \cdot F\) 代表析出一摩尔物质所需的电量。
计算实例
假设 2 A 的电流通过硫酸铜溶液持续 1 小时(即 3600 秒)。铜的摩尔质量 \(M = 63.55 \text{ g/mol}\),\(n = 2\)。总电量 $$Q = 2 \times 3600 = 7200 \text{ C}$$ 析出质量 $$= \dfrac{7200 \times 63.55}{2 \times 96485} = \dfrac{457560}{192970} \approx 2.371 \text{ 克}$$ 铜。
常见问题
n 是什么?\(n\) 指电极反应中每个离子得失的电子数,数值等于该离子所带电荷的绝对值。
为什么 F = 96485?法拉第常数即一摩尔电子所携带的电量(约为 \(96485\) 库仑/摩尔)。
可以直接用分钟代替秒吗?不可以——请先把时间换算成秒(分钟乘以 60,小时乘以 3600)。