Вопрос задан 13.03.2025 в 18:01. Предмет Физика. Спрашивает Вавакин Игорь.

Чему равна электроэнергия, которую нужно затратить для получения 500 кг чистой меди, если напряжение на электролитической ванне 0,4 В

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Ляхман Богдан.

Для ответа на этот вопрос нужно рассчитать электроэнергию, которая потребуется для электролиза меди, с учетом массы чистой меди, напряжения на ванне, а также законов Фарадея. Давайте разберем задачу пошагово.


Дано:

  1. Масса меди (mm): 500 кг500 \, \text{кг} =500×103 г= 500 \times 10^3 \, \text{г}.
  2. Напряжение (UU): 0,4 В0,4 \, \text{В}.
  3. Атомная масса меди (MM): 63,5 г/моль63,5 \, \text{г/моль}.
  4. Валентность меди (zz): 22 (для ионов Cu2+\text{Cu}^{2+}).
  5. Постоянная Фарадея (FF): 96500 Кл/моль96500 \, \text{Кл/моль}.

1. Рассчитаем количество вещества меди, которое нужно выделить

Количество вещества (nn) вычисляется по формуле:

n=mM,n = \frac{m}{M},

где:

  • mm — масса вещества (500×103 г500 \times 10^3 \, \text{г}),
  • MM — молярная масса меди (63,5 г/моль63,5 \, \text{г/моль}).
n=500×10363,5≈7874,02 моль.n = \frac{500 \times 10^3}{63,5} \approx 7874,02 \, \text{моль}.

2. Рассчитаем электрический заряд, необходимый для выделения меди

Согласно закону Фарадея, заряд (QQ) можно найти как:

Q=n⋅z⋅F,Q = n \cdot z \cdot F,

где:

  • nn — количество молей меди,
  • zz — валентность меди (22),
  • FF — постоянная Фарадея (96500 Кл/моль96500 \, \text{Кл/моль}).
Q=7874,02⋅2⋅96500≈1,519⋅109 Кл.Q = 7874,02 \cdot 2 \cdot 96500 \approx 1,519 \cdot 10^{9} \, \text{Кл}.

3. Рассчитаем электроэнергию

Энергия (WW) рассчитывается по формуле:

W=Q⋅U,W = Q \cdot U,

где:

  • QQ — заряд (1,519⋅109 Кл1,519 \cdot 10^{9} \, \text{Кл}),
  • UU — напряжение (0,4 В0,4 \, \text{В}).
W=1,519⋅109⋅0,4≈6,076⋅108 Дж.W = 1,519 \cdot 10^9 \cdot 0,4 \approx 6,076 \cdot 10^8 \, \text{Дж}.

4. Переведем в киловатт-часы (если нужно)

Для перевода из джоулей в киловатт-часы используем соотношение:

1 кВт\cdotpч=3,6⋅106 Дж.1 \, \text{кВт·ч} = 3,6 \cdot 10^6 \, \text{Дж}. W=6,076⋅1083,6⋅106≈168,8 кВт\cdotpч.W = \frac{6,076 \cdot 10^8}{3,6 \cdot 10^6} \approx 168,8 \, \text{кВт·ч}.

Ответ:

Для получения 500 кг500 \, \text{кг} чистой меди при напряжении 0,4 В0,4 \, \text{В} потребуется:

  • 6,076⋅108 Дж6,076 \cdot 10^8 \, \text{Дж} или
  • 168,8 кВт\cdotpч168,8 \, \text{кВт·ч} электроэнергии.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос