Một trong những phương pháp thông dụng để bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn đó là phủ lên kim loại cần bảo vệ một lớp kim loại khác, đó là phương pháp mạ kim loại. Người ta muốn mạ một lớp kim loại nickel có bề dày 200 μm lên bề mặt một thanh kim loại hình trụ có bán kính 20 mm và chiều cao 0,5m bằng phương pháp điện phân. Bình điện phân được thiết kế cho thí nghiệm này chứa 5,4025 kg NiSO4.7H2O và 7,2 lít nước với cathode là thanh kim loại cần mạ và anode là điện cực graphite. Cường độ dòng điện dùng để điện phân là 2,2 A. Cho biết khối lượng riêng của Ni là 8,9 g/cm³, khối lượng riêng của nước là 1,0 g/cm³, π = 3,14. Giả sử quá trình điện phân lượng nước bay hơi không đáng kể. Xác định nồng độ % của dung dịch NiSO4 trong bình điện phân tại thời điểm kết thúc điện phân? (Làm tròn kết quả đêbs hàng phần mười.)
Câu trả lời tốt nhất
Trước khi mạ: r = 2 cm, h = 50 cm
—> V = π.r².h = 628 cm³
Bề dày lớp mạ = 200 μm = 0,02 cm
Sau khi mạ: r = 2 + 0,02; h = 50 + 0,02.2
—> V = π.r².h = 641,1353 cm³
—> nNi = (641,1353 – 628).8,9/59 = 1,98143 mol
mdd trước điện phân = 5402,5 + 7200.1 = 12602,5
mNiSO4 trước điện phân = 155.5402,5/281 = 2980,0267
NiSO4 + H2O —> Ni + ½O2 + H2SO4
mdd sau điện phân = 12602,5 – 1,98143.59 – ½.1,98143.32 = 12453,89275
mNiSO4 sau điện phân = 2980,0267 – 1,98143.155 = 2672,9051
C%NiSO4 = 2672,9051/12453,89275 = 21,5%