ГДЗ · Фізика · 9 клас

Сторінка 34

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. 34)–8 · 8 завдань

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

§ 3. Застосування електролізу

Завдання 1 (с. 34)

Обчислення маси виділеної міді

Визначте масу міді, що виділилася на катоді за формулою $Δ m = m - m_{0}$ . Результат подайте в міліграмах. Дані беруться з таблиці (маса катода на початку $m_{0}$ та після досліду $m$ ).

Розв’язання

Запишіть значення маси катода до досліду $m_{0}$ (наприклад, $10, 0 г$ ) та після досліду $m$ (наприклад, $10, 42 г$ ).
Обчисліть різницю: $Δ m = 10, 42 г - 10, 0 г = 0, 42 г$ .
Переведіть отриману масу в міліграми: $0, 42 г = 420 мг$ .

Відповідь:

$Δ m = 420 мг$ (прикладні дані).

Завдання 2 (с. 34)

Визначення електрохімічного еквівалента

Знайдіть значення електрохімічного еквівалента міді $k$ за формулою $k = \frac{Δ m}{I t}$ . Результат округліть до двох значущих цифр. Дані беруться з таблиці ( $Δ m$ , $I$ , $t$ ).

Розв’язання

Обчисліть кількість електрики: $Q = I \cdot t$ (наприклад, $0, 5 А \cdot 900 с = 450 Кл$ ).
Поділіть масу виділеної міді на знайдений заряд: $k = \frac{Δ m}{Q}$ (наприклад, $\frac{420 мг}{450 Кл} \approx 0, 93 мг / Кл$ ).
Округліть отримане значення до двох значущих цифр.

Відповідь:

$k \approx 0, 93 мг / Кл$ (прикладні дані; табличне значення для міді близьке до $1, 08 мг / Кл$ ).

Завдання 3 (с. 34)

Обчислення товщини шару цинку

Дано схему електричного кола (Рис. 2), де в посудині розчин ZnSO₄. Сила струму I = 0,4 А, час електролізу t = 15 хв, площа поверхні катода S = 0,01 м². Знайти товщину шару цинку d.

Розв’язання

Переведемо одиниці вимірювання до СІ (або системних одиниць підручника): $t = 15 хв = 900 с$ , $S = 0, 01 м^{2} = 100 см^{2}$ .
Підставимо значення в формулу для товщини шару: $d = \frac{k I t}{S ρ} = \frac{1 , 22 \cdot 1 0 ^{- 3} г / Кл \cdot 0 , 4 А \cdot 900 с}{100 см ^{2} \cdot 7 , 13 г / см ^{3}}$ .
Обчислимо чисельність: $d \approx \frac{0 , 4392}{713} \approx 0, 000616 см = 6, 16 мкм$ .

Відповідь:

$d \approx 6, 2 мкм$ (або $0, 0062 см$ ).

Завдання 4 (с. 34)

Сріблення ложок — час електролізу

Потрібно знайти час електролізу для сріблення 12 ложок. Дано: сила струму $I = 1, 8 А$ , товщина шару срібла $d = 58 мкм$ , площа поверхні однієї ложки $S_{1} = 50 см^{2}$ .

Розв’язання

Обчислимо загальну площу: $S_{заг} = 12 \cdot 50 см^{2} = 600 см^{2}$ .
Переведемо товщину шару: $d = 58 мкм = 0, 0058 см$ .
Підставимо значення у формулу часу: $t = \frac{10 , 5 г / см ^{3} \cdot 600 см ^{2} \cdot 0 , 0058 см}{1 , 12 \cdot 1 0 ^{- 3} г / Кл \cdot 1 , 8 А}$ .
Обчислимо: $t = \frac{36 , 54}{0 , 002016} \approx 18125 с$ . Переведемо в години: $18125/3600 \approx 5, 03 год$ .

Відповідь:

$t \approx 5 год$ (або $5 год 2 хв$ ).

Завдання 5 (с. 34)

Корисна робота струму при рафінуванні міді

Анод — пластина неочищеної міді масою $m_{заг} = 2 кг$ , вміст домішок $12 %$ . Напруга $U = 6 В$ . Потрібно знайти корисну роботу струму для очищення цієї міді.

Розв’язання

Знайдемо масу чистої міді: $m_{чиста} = 2000 г \cdot (1 - 0, 12) = 1760 г$ .
Визначимо необхідний заряд для розчинення цієї маси: $q = \frac{m _{чиста}}{k} = \frac{1760 г}{0 , 33 \cdot 1 0 ^{- 3} г / Кл} \approx 5, 33 \cdot 1 0^{6} Кл$ .
Обчислимо корисну роботу: $A = q U = 5, 33 \cdot 1 0^{6} Кл \cdot 6 В \approx 3, 2 \cdot 1 0^{7} Дж$ .

Відповідь:

$A \approx 3, 2 \cdot 1 0^{7} Дж$ (або $32 МДж$ ).

Завдання 6 (с. 34)

Корисна робота при рафінуванні міді

Анод — пластина неочищеної міді масою $2 кг$ , домішок $12 %$ . Напруга на електродах $U = 6 В$ . Потрібно знайти корисну роботу струму для очищення міді.

Розв’язання

Знайдемо масу домішок: $m_{домішок} = 2000 г \cdot 0, 12 = 240 г$ .
Визначимо масу чистої міді, яку треба розчинити: $m_{чиста} = 2000 г - 240 г = 1760 г$ .
Оскільки час процесу не заданий, а сила струму теж невідома без часу, скористаємося формулою роботи через зміну енергії системи або припустимо, що задача вимагає виразу роботи через масу та електрохімічний еквівалент ( $A = \frac{mk U}{k}$ — це некоректно). Правильний підхід: без часу і сили струму конкретне числове значення роботи знайти неможливо, але ми можемо описати залежність. Однак, якщо розглядати «корисну роботу» як енергію, витрачену на хімічну реакцію (розчинення), то вона дорівнює $A = \frac{m}{k} \cdot k \cdot U$ ? Ні.
Уточнення: У шкільних задачах часто не дають час, але просять знайти роботу. Можливо, мається на увазі робота струму за весь час розчинення чистого металу. Але без $I$ або $t$ число не виходить. Перечитаємо умову: «Яку корисну роботу має виконати струм...».
Альтернативне тлумачення: Можливо, потрібно просто підставити дані у формулу $A = U I t$ , де $I t$ замінюється на масу через закон Фарадея ( $m = k I t \Rightarrow I t = m / k$ ). Тоді $A = U \cdot (m / k)$ .
Підставимо значення: $m = 1760 г = 1, 76 кг$ , але електрохімічний еквівалент міді ( $k$ ) потрібно взяти з таблиці (зазвичай $\approx 329 мг / Кл$ або $0, 329 г / Кл$ ).
Обчислимо: $A = 6 В \cdot \frac{1760 г}{0 , 329 г / Кл}$ .

Відповідь:

Корисна робота становить приблизно $32 кДж$ (при $k \approx 0, 329 г / Кл$ ). Примітка: точне значення залежить від прийнятого в підручнику електрохімічного еквівалента.

Завдання 7 (с. 34)

Стисле повідомлення про очищення води

Дізнатися про застосування електролізу для очищення води та підготувати стисле повідомлення.

Розв’язання

Поясніть, що при пропусканні струму через брудну воду на електродах утворюються іони, які збирають домішки (коагуляція).
Зазначте, що важкі метали осідають на електрודהх або виділяються в газоподібному стані.
Висловіть висновок про ефективність методу для очищення стоків та питної води.

Відповідь:

Електроліз застосовують для очищення води методом електрокоагуляції. При пропусканні струму через воду на електродах утворюються іони, які збирають колоїдні домішки та важкі метали в осади. Цей метод дозволяє ефективно очистити стокі від шкідливих речовин без використання хімічних реагентів, роблячи воду придатною для подальшого використання або скидання у довкілля.

Завдання 8

Робота з таблицею експерименту

Після завершення електролізу необхідно розімкнути коло, вийняти катод із шаром міді, промокнути його серветкою та зважити. Потрібно заповнити таблицю даними: сила струму $I$ , час електролізу $t$ , маса катода на початку $m_{0}$ , маса катода після дослідів $m$ , маса виділеної міді $Δ m$ та електрохімічний еквівалент $k$ .

Розв’язання

Замкніть електричне коло і підтримуйте силу струму незмінною протягом запланованого часу (наприклад, 15 хв).
Розімкніть коло, обережно вийміть катод, промокніть його серветкою та зважте на терезах.
Запишіть усі отримані значення ( $I$ , $t$ , $m_{0}$ , $m$ ) у таблицю.
Обчисліть масу виділеної міді $Δ m = m - m_{0}$ .

Відповідь:

Таблиця заповнюється вашими експериментальними даними (приклад): $I = 0, 5 А$ ; $t = 900 с$ ; $m_{0} = 10, 00 г$ ; $m = 10, 42 г$ ; $Δ m = 42 мг$ .