Как можно определить затраченную энергию электрического тока при электролизе водного раствора ZnSO4, если выделилось 61,2 г цинка и напряжение на зажимах ванны составляет 10 В? Ответ выразите в кВт*ч.

Физика 9 класс Электролиз электролиз энергия электрического тока ZnSO4 выделение цинка напряжение кВт*ч расчет энергии физика 9 класс Новый

Для определения затраченной энергии электрического тока при электролизе водного раствора ZnSO4, когда выделилось 61,2 г цинка, необходимо выполнить несколько шагов. Давайте рассмотрим их по порядку.

Шаг 1: Найдем количество вещества цинка

Сначала необходимо рассчитать количество вещества (моль) выделившегося цинка. Для этого используем формулу:

n = m / M

• где n - количество вещества в молях,
• m - масса цинка (61,2 г),
• M - молярная масса цинка (примерно 65,4 г/моль).

Подставим значения:

n = 61,2 г / 65,4 г/моль ≈ 0,934 моль

Шаг 2: Найдем заряд, необходимый для выделения цинка

Цинк при электролизе образуется по реакции:

Zn²⁺ + 2e^- → Zn

Из уравнения видно, что на 1 моль цинка необходимо 2 моль электронов. Таким образом, для 0,934 моль цинка потребуется:

Q = n * F * z

• где Q - заряд в кулонах,
• n - количество вещества цинка (0,934 моль),
• F - постоянная Фарадея (примерно 96500 Кл/моль),
• z - количество электронов, участвующих в реакции (в данном случае 2).

Подставим значения:

Q = 0,934 моль * 96500 Кл/моль * 2 ≈ 180,000 Кл

Шаг 3: Найдем затраченную энергию

Теперь, зная заряд и напряжение, мы можем рассчитать затраченную энергию (E) по формуле:

E = Q * U

• где E - энергия в джоулях,
• Q - заряд (180000 Кл),
• U - напряжение (10 В).

Подставим значения:

E = 180000 Кл * 10 В = 1800000 Дж

Шаг 4: Переведем энергию в кВт*ч

Чтобы перевести джоули в киловатт-час, используем следующее соотношение:

1 кВт*ч = 3,6 * 10^6 Дж

Теперь можем перевести:

E (кВт*ч) = E (Дж) / 3,6 * 10^6

E (кВт*ч) = 1800000 Дж / 3,6 * 10^6 ≈ 0,5 кВт*ч

Ответ: Затраченная энергия электрического тока при электролизе водного раствора ZnSO4 составляет примерно 0,5 кВт*ч.