При электролизе водного раствора CuSO4 была совершена работа 200 кВт*ч. Какую массу меди можно получить при напряжении на зажимах ванны в 6В?

Физика 9 класс Электролиз электролиз водный раствор CuSO4 работа масса меди напряжение 6в физика 9 класс Новый

Чтобы рассчитать массу меди, которую можно получить при электролизе водного раствора CuSO4, нам необходимо выполнить несколько шагов. Давайте разберем их по порядку.

Шаг 1: Определение количества энергии в джоулях

Сначала преобразуем работу, совершенную в процессе электролиза, из киловатт-часов в джоули. Мы знаем, что:

• 1 кВт*ч = 3600000 Дж (или 3.6 * 10^6 Дж).

Следовательно, 200 кВт*ч можно перевести в джоули так:

• 200 кВт*ч = 200 * 3.6 * 10^6 Дж = 720000000 Дж.

Шаг 2: Определение количества электричества (в кулонах)

Теперь, используя закон Ома, можем определить общее количество электричества, которое прошло через раствор. Формула для расчета электричества (Q) выглядит так:

• Q = U * t,

где U - напряжение (в вольтах), а t - время (в секундах). Мы можем выразить время как:

• t = E / P,

где E - энергия (в джоулях), а P - мощность (в ваттах). Поскольку 1 кВт = 1000 Вт, то:

• P = 200 кВт = 200000 Вт.

Теперь найдем время:

• t = 720000000 Дж / 200000 Вт = 3600 секунд.

Теперь можем рассчитать общее количество электричества:

• Q = U * t = 6 В * 3600 с = 21600 Кл.

Шаг 3: Применение закона Фарадея

Теперь мы можем использовать закон Фарадея для определения массы меди, которую можно получить:

• m = (M * Q) / (n * F),

где:

• m - масса меди (в граммах),
• M - молярная масса меди (63.5 г/моль),
• n - количество электронов, участвующих в реакции (для меди Cu2+ это 2),
• F - постоянная Фарадея (96485 Кл/моль).

Шаг 4: Подстановка значений

Теперь подставим все известные значения в формулу:

• m = (63.5 г/моль * 21600 Кл) / (2 * 96485 Кл/моль).

Теперь посчитаем:

• m = (1371600 г*Кл) / (192970 Кл) ≈ 7.1 г.

Ответ: При электролизе водного раствора CuSO4 можно получить примерно 7.1 грамм меди при напряжении 6 В и работе 200 кВт*ч.