ГДЗ · Фізика · 9 клас

Сторінка 33

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. 33)–6 (с. 33) · 6 завдань

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

§ 3. Застосування електролізу

Завдання 1 (с. 33)

Виведення формули електрохімічного еквівалента

З першого закону Фарадея ( $m = k I t$ ) потрібно отримати формулу для визначення електрохімічного еквівалента ( $k$ ).

Розв’язання

Починаємо від вихідного рівняння закону Фарадея: $m = k I t$ .
Щоб знайти $k$ , поділимо обидві частини рівняння на добуток $I$ та $t$ .
Отримуємо формулу: $k = \frac{m}{I t}$ .

Відповідь:

$k = \frac{m}{I t}$

Завдання 2 (с. 33)

План проведення експерименту

Записати послідовність дій для визначення електрохімічного еквівалента міді на основі інструкцій лабораторної роботи.

Розв’язання

Підготувати обладнання: терези, амперметр, джерело струму, розчин купрум(II) сульфату та електроди.
Закріпити один електрод у тримачі як катод (позначити його), занурити в розчин на 2–3 хв, промити та зважити ( $m_{0}$ ).
Зібрати електричне коло за схемою, встановити силу струму $I \leq 1 А$ і запустити електроліз на час $t = 15 хв$ .
Після завершення часу розімкнути коло, обережно промити катод серветкою та зважити його ( $m$ ).

Відповідь:

Підготовка обладнання $\to$ Зважування катода до досліду $\to$ Збірка кола та проведення електролізу (15 хв) $\to$ Зважування катода після досліду.

Завдання 3 (с. 33)

Розуміння схеми електричного кола

На рис. 2 зображено схему кола для сріблення (або аналогічного процесу). Потрібно визначити складники, полярність електродів та умови виділення металу.

Розв’язання

Основні складники кола: джерело постійного струму, ключ, реостат, амперметр, з'єднувальні проводи та посудина з електролітом.
Електрод, підключений до негативного полюса ( $-$ ), є катодом (позначено $K$ або $A$ залежно від схеми, але за правилом — це мінус). На схемі електрод біля позначки $K$ підключений до мінусового полюса.
Метал виділяється на катоді (від'ємному електроді), оскільки саме туди рухаються йони металу з розчину.

Відповідь:

Складники: джерело струму, реостат, амперметр, посудина з електролітом; Катод — електрод, підключений до мінусового полюса ( $K$ ); Метал виділяється на катоді.

Завдання 4 (с. 33)

Обчислення товщини шару цинку

На рис. 2 електричне коло з розчином ZnSO₄. Сила струму $I = 0, 8$ А, час електролізу $t = 15$ хв (900 с), площа поверхні катода $S = 0, 01 м^{2}$ . Густину цинку $ρ = 7, 13 г / см^{3}$ , електрохімічний еквівалент $k = 0, 33 мг / Кл$ (приймаємо стандартне значення для Zn).

Розв’язання

Переведемо одиниці вимірювання до СІ (або узгоджених): $t = 15 хв = 900 с$ , площа $S = 0, 01 м^{2} = 100 см^{2}$ .
Знайдемо масу цинку, що виділилася: $m = k I t = 0, 33 мг / Кл \cdot 0, 8 А \cdot 900 с = 237, 6 мг = 0, 2376 г$ .
Обчислимо об'єм шару цинку: $V = m / ρ = 0, 2376 г /7, 13 г / см^{3} \approx 0, 0333 см^{3}$ .
Знайдемо товщину шару: $d = V / S = 0, 0333 см^{3} /100 см^{2} = 0, 000333 см = 3, 33 мкм$ .

Відповідь:

$d \approx 3, 3 мкм$ (або $0, 0033 мм$ ).

Завдання 5 (с. 33)

Час електролізу для сріблення ложок

Сила струму $I = 1, 8$ А. Кількість ложок $N = 12$ , площа кожної $S_{0} = 50 см^{2}$ . Товщина шару срібла $d = 58 мкм$ . Густину срібла $ρ = 10, 5 г / см^{3}$ , електрохімічний еквівалент $k \approx 1, 12 мг / Кл$ .

Розв’язання

Переведемо товщину шару в сантиметри: $d = 58 мкм = 0, 0058 см$ .
Знайдемо загальну площу поверхні ложок: $S = 12 \cdot 50 см^{2} = 600 см^{2}$ .
Обчислимо масу срібла: $m = ρS d = 10, 5 г / см^{3} \cdot 600 см^{2} \cdot 0, 0058 см = 36, 54 г = 36540 мг$ .
Знайдемо час електролізу: $t = m / (k I) = 36540 мг / (1, 12 мг / Кл \cdot 1, 8 А) \approx 17980 с$ .

Відповідь:

$t \approx 5 год 0 хв 20 с$ (або близько 4,97 год).

Завдання 6 (с. 33)

Корисна робота струму при рафінуванні міді

Маса анода $m_{анод} = 2 кг$ . Вміст домішок $12 %$ . Напруга $U = 6 В$ . Потрібно знайти корисну роботу струму.

Розв’язання

Знайдемо масу чистої міді в аноді: $m_{чистий} = m_{анод} \cdot (1 - 0, 12) = 2 кг \cdot 0, 88 = 1, 76 кг = 1760 г$ .
Переведемо масу в міліграми для узгодження з одиницею $k$ : $m = 1760000 мг$ .
Знайдемо необхідний заряд: $q = m / k$ . Для міді $k \approx 3, 3 мг / Кл$ . Отже, $q = 1760 000/3, 3 \approx 533333 Кл$ .
Обчислимо корисну роботу: $A = U \cdot q = 6 В \cdot 533333 Кл \approx 3200000 Дж$ .

Відповідь:

$A \approx 3, 2 МДж$ (мегаджоулів).