ГДЗ · Фізика · 9 клас

Сторінка 26

Фізика, Бар’яхтар В. Г., Божинова Ф. Я., Довгий С. О., Кірюхін М. М., Кірюхіна О. О., за ред. Довгого С. О., 2026 · № 1 (с. 26)–8 · 8 завдань

Повні розв’язки, як у зошиті. Хочеш розібратися самостійно — під кожним завданням є «Пояснення з репетитором».

§ 2. Електричний струм у розчинах і розплавах електролітів

Завдання 1 (с. 26)

Визначення катоду, аноду та напрямку руху йонів

Розглянути рисунок демонстрації провідності розчину купрум(ІІ) сульфату ( $C u S O_{4}$ ). Зазначити: а) який електрод слугує катодом, а який — анодом; б) у якому напрямку рухаються катіони міді.

Розв’язання

На рисунку видно, що до електрода, зануреного в лівійшій частині склянки, підключений негативний полюс джерела струму ( $-$ ), а до правого — позитивний ( $+$ ). Отже, лівий електрод є катодом, а правий — анодом.
Катіони міді ( $C u^{2 +}$ ) мають позитивний заряд, тому вони рухаються від анода до катода (зправа наліво).

Відповідь:

а) катод — лівий електрод, анод — правий електрод; б) катіони міді рухаються з правої частини розчину в ліву (до катода).

Завдання 2 (с. 26)

Провідність природних вод

Пояснити, чому водопровідна, річкова та морська вода проводять електричний струм, попри те, що дистильована вода не є провідником.

Розв’язання

У водопровідній, річковій та морській воді містяться розчинені солі (кальцій, магній, натрій тощо), які є електролітами.
Ці солі піддаються електролітичній дисоціації, утворюючи вільні позитивні йони ( $N a^{+}$ , $C a^{2 +}$ тощо) та негативні йони ( $C l^{-}$ , $S O_{4}^{2 -}$ тощо).
Наявність цих вільних рухомих носіїв заряду дозволяє воді проводити електричний струм.

Відповідь:

Водопровідна, річкова та морська вода проводять струм, оскільки містять розчинені солі, які дисоціюють на вільні йони, що є носіями заряду.

Завдання 3 (с. 26)

Провідність розчинів солей і цукру

Пояснити, чому розчин солі у воді добре проводить електричний струм, а розчин цукру — погано.

Розв’язання

Сіль (наприклад, $N a C l$ ) є електролітом; при розчиненні вона розпадається на вільні йони ( $N a^{+}$ та $C l^{-}$ ), які забезпечують провідність.
Цукор є неелектролітом; його молекули у воді не розпадаються на йони, а залишаються цілими нейтральними частинками.
Відсутність вільних носіїв заряду (йонів) у розчині цукру робить його поганим провідником струму.

Відповідь:

Розчин солі добре проводить струм, оскільки сіль дисоціює на йони, а розчин цукру — погано, оскільки цукор не дисоціює і в розчині немає вільних носіїв заряду.

Завдання 4 (с. 26)

Заряд при електролізі алюмінію

Під час електролізу розчину алюміній хлориду на катоді виділилося $1, 8 г$ алюмінію. Визначте заряд, який пройшов через розчин.

Розв’язання

Запишемо відому масу виділеного металу: $m = 1, 8 г = 0, 0018 кг$ .
Знайдемо електрохімічний еквівалент алюмінію ( $A l^{3 +}$ ). Молярна маса $M (A l) \approx 27 г / моль$ , валентність $n = 3$ , стала Фарадея $F \approx 96500 Кл / моль$ . Тоді $k = \frac{27}{3 \cdot 96500} \approx 0, 0000932 кг / Кл$ (або $0, 932 мг / Кл$ ).
Обчислимо заряд за формулою $q = \frac{m}{k} = \frac{0 , 0018 кг}{0 , 0000932 кг / Кл}$ .
Виконаємо ділення: $q \approx 19, 3 Кл$ .

Відповідь:

Заряд, що пройшов через розчин, становить приблизно $19, 3 Кл$ .

Завдання 5

Час електролізу срібла

Під час електролізу розчину аргентум нітрату на катоді виділилося $25 г$ срібла. Сила струму була незмінною і дорівнювала $0, 5 А$ . Скільки часу тривав електроліз?

Розв’язання

Переведемо масу виділеного срібла в СІ: $m = 25 г = 0, 025 кг$ .
Візьмемо електрохімічний еквівалент срібла: $k \approx 1, 12 \cdot 1 0^{- 6} кг / Кл$ (це стандартне значення для $A g$ ).
Підставимо дані в формулу $t = \frac{m}{k I}$ : $t = \frac{0 , 025 кг}{( 1 , 12 \cdot 1 0 ^{- 6} кг / Кл ) \cdot ( 0 , 5 А )}$ .
Обчислимо час: $t = \frac{0 , 025}{0 , 56 \cdot 1 0 ^{- 6}} \approx 44643 с$ . Переведемо в години: $44643/3600 \approx 12, 4 год$ .

Відповідь:

Електроліз тривав приблизно $12, 4$ години (або $44640 с$ ).

Завдання 6

Визначення електрохімічного еквівалента міді

Через розчин купрум(ІІ) сульфату протягом $30 хв$ пропускали струм силою $0, 5 А$ . Маса катода збільшилася з $75, 20 г$ до $75, 47 г$ . Яке значення електрохімічного еквівалента отримали?

Розв’язання

Обчислимо масу виділеної міді: $Δ m = 75, 47 г - 75, 20 г = 0, 27 г = 0, 00027 кг$ .
Переведемо час у секунди: $t = 30 хв = 1800 с$ .
Знайдемо заряд, що пройшов через розчин: $q = I \cdot t = 0, 5 А \cdot 1800 с = 900 Кл$ .
Обчислимо електрохімічний еквівалент міді за формулою $k = \frac{Δ m}{q} = \frac{0 , 00027 кг}{900 Кл}$ .
Виконаємо ділення: $k \approx 3 \cdot 1 0^{- 7} кг / Кл$ або $0, 3 мг / Кл$ .

Відповідь:

Отримане значення електрохімічного еквівалента міді становить приблизно $0, 3 мг / Кл$ ( $3 \cdot 1 0^{- 7} кг / Кл$ ).

Завдання 7

Порівняння маси виділених металів

Три ванни з розчинами $AgNO_{3}$ (електроди 1, 2), $CuSO_{4}$ (електроди 3, 4) та $AlCl_{3}$ (електроди 5, 6). Через всі ванни йдуть однакові струми за однаковий час. Потрібно визначити, на якому катоді виділяється найбільша маса металу і який це метал.

Розв’язання

Визначимо валентність катіонів: $Ag^{+}$ (валентність 1), $Cu^{2 +}$ (валентність 2), $Al^{3 +}$ (валентність 3).
Запишемо залежність маси від валентності: $m \propto \frac{1}{z}$ . Найменша валентність ( $z = 1$ ) відповідає найбільшій масі.
Перевіримо, чи не виділяється кисень на аноді замість металу (це стосується анодів, а нам потрібні катоди). На катоді завжди відновлюються катіони металів.
Порівнюємо: срібло ( $z = 1$ ) виділятиметься масою в 2 рази більшою за мідь і в 3 рази більшою за алюміній.

Відповідь:

Найбільша маса металу виділяється на катоді №2 (у ванні з $AgNO_{3}$ ). Це метал — срібло ( $Ag$ ).

Завдання 8

Дослідження біографії М. Фарадея

Скласти повідомлення про життя Майкла Фарадея та історію його відкриттів, враховуючи, що він був сином коваля й учнем палітурника.

Розв’язання

Сформулюйте план повідомлення: дитинство, навчання, перші відкриття, закони електролізу, вплив на науку.
Опишіть коротко біографічні дані (народження 1791 р., робота у лавці Бейка, експерименти з електромагнітними полями).
Згадайте про відкриття законів електролізу та їх значення для промисловості.
Напишіть висновок про його скромність і працьовитість.

Відповідь:

План повідомлення: 1) Дитинство (син коваля, учень палітурника). 2) Початок наукової діяльності (робота в лавці Бейка, експерименти з електромагнітними полями). 3) Відкриття законів електролізу та їх значення. 4) Висновок про внесок у науку. Зразок відповіді: Майкл Фарадей народився у бідній родині, але завдяки своїй працьовитості став видатним вченим. Він відкрив явище електромагнітної індукції та сформулював закони електролізу, що стало основою для розвитку електротехніки.