4. Почему отношение массы вещества, выделившегося при электролизе, к массе иона равно отношению прошедшего заряда к заряду иона?

Ответ:

Согласно закону Фарадея, масса выделившегося вещества \( m \) пропорциональна прошедшему заряду \( q \), то есть \( m = k \cdot q \), где \( k \) – электрохимический эквивалент.

Электрохимический эквивалент \( k \) связан с молярной массой \( M \) и зарядом иона \( z \) формулой:

\[ k = \frac{M}{N_A \cdot z} \]

Где \( N_A \) – число Авогадро.

Масса одного иона \( m_{иона} \) равна:

\[ m_{иона} = \frac{M}{N_A} \]

Подставим это в формулу для \( k \):

\[ k = \frac{m_{иона}}{z} \]

Теперь подставим \( k \) в закон Фарадея:

\[ m = \frac{m_{иона}}{z} \cdot q \]

Разделим обе части на \( m_{иона} \):

\[ \frac{m}{m_{иона}} = \frac{q}{z} \]

Следовательно, отношение массы выделившегося вещества \( m \) к массе одного иона \( m_{иона} \) равно отношению прошедшего заряда \( q \) к заряду одного иона \( z \). Это означает, что количество вещества, выделившееся на электроде, пропорционально количеству ионов, перенесших заряд.