ГДЗ · Фізика · 9 клас

Сторінка 32

Фізика, Бар’яхтар В. Г., Божинова Ф. Я., Довгий С. О., Кірюхін М. М., Кірюхіна О. О., за ред. Довгого С. О., 2026 · № 2 (с. 32)–7 · 6 завдань

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

§ 3. Застосування електролізу

Завдання 2 (с. 32)

Аналіз схеми сріблення

1) Назвіть основні складники кола (джерело струму, ключ, амперметр, електроліт AgNO₃, електроди).
2) Визначте катод і анод за полярністю джерела струму.
3) Вкажіть електрод, на якому виділяється срібло (катод).
4) За шкалою амперметра визначте силу струму (I = 2 А).
5) Обчисліть час електролізу для маси срібла m = 784 мг.
6) Обчисліть витрачену енергію при напрузі U = 11 В.

Розв’язання

Сила струму $I = 2 А$ . Маса срібла $m = 784 мг = 0, 784 г$ . Електрохімічний еквівалент срібла $k_{Ag} \approx 1, 118 \cdot 1 0^{- 3} г / Кл$ .
Час електролізу: $t = \frac{m}{k I} = \frac{0 , 784}{1 , 118 \cdot 1 0 ^{- 3} \cdot 2} \approx 351 с$ .
Енергія: $A = U I t = 11 \cdot 2 \cdot 351 \approx 7722 Дж$ .

Відповідь:

1) Джерело струму, ключ, амперметр, посудина з AgNO₃, електроди. 2) Катод — лівий (мінус), анод — правий (плюс). 3) Срібло виділяється на лівому електроді (катоді). 4) $I = 2 А$ . 5) $t \approx 351 с$ ( $\approx 5, 85 хв$ ). 6) $A \approx 7722 Дж$ .

Завдання 3 (с. 32)

Рафінування нікелю

1) Обчислити масу чистого нікелю за час $t = 5 діб$ при струмі $I = 50 А$ .
2) Знайти силу струму для отримання маси $m = 3, 24 кг$ за той самий час.
3) Визначити нову масу нікелю, якщо час збільшити в $1, 5$ разів (при незмінному струмі).

Розв’язання

Час $t = 5 \cdot 24 \cdot 3600 = 432000 с$ . Маса нікелю: $m = k I t = 3, 09 \cdot 1 0^{- 4} \cdot 50 \cdot 432000 \approx 6700 г = 6, 7 кг$ .
Для $m^{'} = 3, 24 кг$ : $I^{'} = \frac{m ^{'}}{k t} = \frac{3240}{3 , 09 \cdot 1 0 ^{- 4} \cdot 432 000} \approx 24, 5 А$ .
При $t^{'} = 1, 5 t$ : $m^{''} = k I (1, 5 t) = 1, 5 \cdot m = 1, 5 \cdot 6, 7 \approx 10, 05 кг$ .

Відповідь:

1) $m \approx 6, 7 кг$ . 2) $I \approx 24, 5 А$ . 3) $m \approx 10, 05 кг$ .

Завдання 4 (с. 32)

Обчислення товщини шару цинку

На рис. 2 зображено схему електролізу розчину ZnSO₄. Час $t = 15 хв$ , сила струму $I = 0, 6 А$ (за шкалою амперметра). Площа покриття $S = 0, 01 м^{2}$ . Обчислити товщину шару цинку $d$ .

Розв’язання

Час $t = 15 \cdot 60 = 900 с$ . Маса цинку: $m = k I t = 1, 22 \cdot 1 0^{- 3} \cdot 0, 6 \cdot 900 \approx 0, 6588 г$ .
Об'єм шару: $V = \frac{m}{ρ} = \frac{0 , 6588}{7 , 14} \approx 0, 0923 см^{3}$ .
Площа $S = 0, 01 м^{2} = 100 см^{2}$ . Товщина: $d = \frac{V}{S} = \frac{0 , 0923}{100} \approx 0, 000923 см = 9, 23 мкм$ .

Відповідь:

Товщина шару цинку $d \approx 9, 2 мкм$ .

Завдання 5 (с. 32)

Розрахунок часу електролізу при срібленні ложок

Сила струму $I = 1, 8$ А. Кількість ложок $n = 12$ , площа кожної $S_{ложка} = 50 см^{2}$ . Товщина шару срібла $d = 58 мкм$ .

Розв’язання

Переведемо величини в СІ-систему або узгоджені одиниці ( $d = 58 мкм = 0, 0058 см$ ; $S_{заг} = 12 \cdot 50 см^{2} = 600 см^{2}$ ).
Знайдемо густину срібла $ρ \approx 10, 5 г / см^{3}$ та електрохімічний еквівалент $k \approx 1, 118 \cdot 1 0^{- 3} г / Кл$ (або $0, 001118 г / Кл$ ).
Підставимо значення у формулу $t = \frac{ρ S _{заг} d}{k I}$ і розрахуємо час у секундах.

Відповідь:

Час електролізу становить приблизно $40800$ с (або $11, 3$ год).

Завдання 6

Розрахунок корисної роботи при рафінуванні міді

Маса анода $m_{анода} = 2 кг$ ( $2000 г$ ). Вміст домішок $12 %$ . Напруга $U = 6 В$ .

Розв’язання

Знайдемо масу чистого міді: $m = 2 кг \cdot (1 - 0, 12) = 1, 76 кг$ .
Переведемо масу в грами ( $1760 г$ ) і знайдемо заряд $q = \frac{m}{k}$ .
Обчислимо роботу $A = U \cdot q$ .

Відповідь:

Корисна робота струму становить приблизно $325000 Дж$ (або $325 кДж$ ).

Завдання 7

Застосування електролізу для очищення води

Потрібно підготувати стисле повідомлення про застосування електролізу для очищення води.

Розв’язання

Поясніть принцип роботи: важкі метали (наприклад, мідь, цинк) переходять у розчин і осідають на катоді.
Згадайте про отримання водню як екологічно чистого палива шляхом електролізу води.
Сформулюйте висновок про важливість цього процесу для очищення стоків та виробництва енергії.

Відповідь:

Електроліз застосовують для очищення вод від важких металів (мідь, цинк тощо), які осідають на катоді під дією струму. Також цей процес використовується для отримання чистого водню — екологічно безпечного палива майбутнього, яке не виділяє шкідливих газів при згорянні.