Question

50 БАЛЛОВ ОЧЕНЬ СРОЧНО. Нужно подробное решение задачи: Найдите массу выделившейся меди, если для её получения электролитическим способом затрачено 5кВт-ч электроэнергии. Электролиз проводится при напряжении 10В, к.п.д. установки 75%. Электрохимический эквивалент меди равен 3,3*10^-7кг/Кл.

Answer 1

Дано:

A=5 кВт*ч=5*1 000*3 600=18 000 000 Дж

U=10 B

η=75 %

k=3,3*10^-7 кг/Кл

m-?

Решение:

η=100% * Апол/Азатр

Апол=18 000 000 Дж

Азатр=I*U*t

Первый закон электролиза Фарадея  - m = k*I*t

I=m/I*t

Азатр=m*U*t/k*t

η=(100%*Апол) / (m*U*t/k*t)=(100%*Апол*t*k) / (m*U*t)=(100%*Апол*k) / (m*U)

m=100% * Aпол*k/η*U

m=100% * 18 000 000 * 3,3*10^-7 / 75%*10=0,792 (кг)

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать закон Фарадея, который связывает количество вещества, выделившегося на электроде, с переданным зарядом и электрохимическим эквивалентом.

Формула для расчета выделившейся массы металла:

масса = (Q * M) / (n * F)

где:

• Q - переданный заряд (количество электричества), Кл (коломб);
• M - электрохимический эквивалент вещества, кг/Кл;
• n - количество электронов, необходимых для реакции восстановления металла;
• F - постоянная Фарадея, Кл/моль.

Для начала, найдем переданный заряд Q:

Q = P * t / U

где:

• P - мощность, Вт (в данном случае 5000 Вт, так как 1 кВт = 1000 Вт);
• t - время, ч (в данном случае мы его не знаем);
• U - напряжение, В (10 В).

Далее, найдем количество электронов n:

n = Q / e

где e - заряд электрона, Кл (приблизительно 1,602 × 10^-19 Кл).

Теперь мы можем подставить все значения в формулу для вычисления массы:

масса = (Q * M) / (n * F)

где:

• M - электрохимический эквивалент меди (3,3 * 10^-7 кг/Кл);
• F - постоянная Фарадея (96500 Кл/моль, приблизительно).

Подставляя все значения, получим:

масса = (Q * M) / (n * F) масса = (P * t / U * M) / (Q / e * F) масса = (P * t * e * M) / (Q * U * F)

Подставим конкретные значения:

P = 5000 Вт, t - неизвестно, e = 1,602 × 10^-19 Кл, M = 3,3 * 10^-7 кг/Кл, Q - найденный выше, U = 10 В, F = 96500 Кл/моль.

Теперь мы можем решить уравнение относительно неизвестного времени t:

масса = (P * t * e * M) / (Q * U * F)

Подставляем известные значения и решаем уравнение. Не забудьте конвертировать часы в секунды, так как единица времени в формуле должна быть секунда:

масса = (5000 Вт * t * 1,602 × 10^-19 Кл * 3,3 * 10^-7 кг/Кл) / (Q * 10 В * 96500 Кл/моль)

Теперь, используя значение Q, найденное ранее, можно рассчитать массу меди, которая выделилась при электролизе.