Четвер,05.05.2022. 8 клас

 

Розв’язування задач

Таблиця 8. Електрохімічні еквіваленти k, мг/Кл (∙10^-6 кг/Кл)

Алюміній (Al3+)	0,09	Мідь (Cu+ )	0,66	Срібло (Ag+ )	1,12
Водень (H+ )	0,01	Мідь (Cu2+)	0,33	Хлор (Cl-)	0,37
Залізо (Fe3+)	0,19	Натрій (Na+ )	0,24	Хром (Cr3+)	0,18
Кисень (O2-)	0,08	Нікель (Ni2+)	0,30	Цинк (Zn2+)	0,34

 

Задача № 1

Металеву деталь покривають шаром нікелю за допомогою електролізу протягом 5 год. Сила струму весь час підтримується 0,5 А, площа поверхні деталі дорівнює 200 см². Шар нікелю якої товщини осів на поверхні деталі?

Розв’язування

Дано: t = 18∙10³ с; I = 0,5 А; S = 200 см²; k = 0,3∙10^-3 г/Кл; ρ = 8,9 г/см³.

Знайти: h -?

Використаємо формулу m = kIt (1), де маса нікелю невідома, але її можна виразити як добуток густини нікелю на його об’єм: m = ρV, але об’єм V – це добуток площі поверхні на товщину шару нікелю, тобто 

V = Sh, тоді

m = ρSh (2). Підставимо (2) у рівняння (1), отримаємо:

ρSh = kIt, звідки h = (kIt)/(ρS). Густину нікелю берем у таблиці № 9, с. 231,

Підставимо значення величин:

h = (0,3∙0,5∙18000)/(8900∙200) = 1,5∙10^-3 см = 15∙10^-6 м = 15 мкм.

Відповідь: h = 15 мкм.

Задача № 2

За допомогою електролізу деталь покривають шаром хрому товщиною 36 мкм. Визначте силу струму,  якщо електроліз проходив протягом 2 годин, а площа поверхні деталі 500 см².

Розв’язування

Дано: h = 36∙10^-4 см; t = 7,2∙10³ с; S = 500 см²; ρ = 7,2 г/см³; k = 0,18∙10^-3 г/Кл. Знайти: I -?

Використаємо формулу m = kIt (1), де маса хрому невідома, але її можна виразити як добуток густини хрому на його об’єм: m = ρV, але об’єм V – це добуток площі поверхні на товщину шару хрому, тобто V = Sh, тоді

m = ρSh (2). Підставимо (2) у рівняння (1), отримаємо:

ρSh = kIt, звідки I = ρSh/kt. Підставимо значення величин, отримаємо:

І = (7,2 г/см³∙500 см²∙36∙10^-4 см)/(0,18∙10^-3 г/Кл∙7,2∙10³ с) = 10 А.

Відповідь: І = 10 А.

Вправа 38, № 3

Для сріблення ложок через розчин аргентум(I) нітрату пропускали струм силою 1,8 А. Катодом слугували 12 ложок, кожна з яких мала площу поверхні 50 см². Скільки часу тривав електроліз, якщо на ложках утворився шар срібла завтовшки 58 мкм?

Розв’язування

Дано: I = 1,8 А; N = 12; S₀ = 50 см²; h = 58∙10^-4 см; ρ = 10,5 г/см³;

k =   г/Кл. Знайти: t -?

Використаємо формулу m = kIt (1), де маса хрому невідома, але її можна виразити як добуток густини хрому на його об’єм: m = ρV, але об’єм V – це добуток площі поверхні на товщину шару хрому, тобто V = Sh, де площа покриття усіх ложок становить S = NS₀. тоді

m = ρNS₀h (2). Підставимо (2) у рівняння (1), отримаємо:

ρNS₀h = kIt, звідки t = ρNS₀h/kI. Підставимо значення величин, отримаємо:

t = (10,5∙12∙50∙58∙10^-4)/(1,12∙10^-3∙1,8) = 18125 с = 5 год 2 хв 5 с.

Вправа 38, № 4

Під час рафінування міді анодом слугує пластина неочищеної міді масою 2 кг, що містить 12 % домішок. Скільки енергії необхідно витратити для очищення цієї міді, якщо процес відбувається за напруги 6 В?

Розв’язування

Дано: m₀ = 2 кг; η = 0,88; k = 0,33∙10^-6 кг/Кл; U = 6 В. Знайти: A -?

Визначаємо масу чистої міді m = m₀η = 0,88∙2 кг = 1,76 кг.

Витрачена енергія – це робота електричного струму, яку можна визначити за формулою А = UIt, але нам відома у формулі лише напруга. Як же розв’язати задачу?  Потрібно використати ще одну формулу m = kIt, з якої визначити вираз It, тобто It = m/k, та цей вираз підставити у формулу роботи:

А = U∙(m/k) = (U∙m)/k. Підставимо значення величин, отримаємо:

А = (6 В∙1,76 кг)/(0,33∙10^-6 кг/Кл) = 1939394 Дж = 1,9 МДж.

 Задача № 5

Обчисліть витрачену електроенергію на рафінування 2 т міді (Cu²⁺), якщо напруга на електролітичній ванні становила 1,2 В. Відповідь дайте у МДж і кВт∙год.

Розв’язування

Дано: m = 2000 кг; k = 0,33∙10^-6 кг/Кл; U = 1,2 В. Знайти: A -?

Витрачена енергія – це робота електричного струму, яку можна визначити за формулою А = UIt, але нам відома у формулі лише напруга. Як же розв’язати задачу?  Потрібно використати ще одну формулу m = kIt, з якої визначити вираз It, тобто It = m/k, та цей вираз підставити у формулу роботи:

А = U∙(m/k) = (U∙m)/k. Підставимо значення величин, отримаємо:

А = (1,2∙2∙10³)/(0,33∙10^-6) = 7,2∙10⁹ Дж = 7,2 ГДж.

Перетворимо цю величину у кВт∙год, нагадаю, що 1 кВт∙год = 3,6 МДж, тоді

А = 2000 кВт∙год.

Відповідь: А = 7,2 ГДж = 2000 кВт∙год.

Задача № 6

Підчас електролізу виділилося 128 г міді (Cu²⁺). Визначте витрачену енергію, якщо напруга на електролітичній ванні становила 5 В. Відповідь дайте у МДж і кВт∙год.

Розв’язування

Дано: m = 128000 мг; k = 0,33 мг/Кл; U = 5 В. Знайти: A -?

Витрачена енергія – це робота електричного струму, яку можна визначити за формулою А = UIt, але нам відома у формулі лише напруга. Як же розв’язати задачу?  Потрібно використати ще одну формулу 

m = kIt, з якої визначити вираз It, тобто 

It = m/k, та цей вираз підставити у формулу роботи:

А = U∙(m/k) = (U∙m)/k. Масу міді з грамів переведемо у міліграми:

128 г = 128 000 мг. Підставимо значення величин, отримаємо:

А = (5∙128000)/0,33 = 1939394 Дж = 1,9 МДж.

Перетворимо цю величину у кВт∙год, нагадаю, що 1 кВт∙год = з,6 МДж, тоді

А = 0,54 кВт∙год.

Відповідь: А = 1,9 МДж = 0,54 кВт∙год.