Скільки енергії потрібно витратити для отримання 2 грамів міді при застосуванні напруги 50 волт у процесі електролізу

Японка_1470

20

Для решения данной задачи нам понадобится использовать формулу для вычисления работы и формулу для вычисления энергии.

1. Сначала найдем работу по формуле:
\[Работа = Q \cdot U\]
где \(Q\) - количество заряда, \(\Delta Q\), проходящего через электролит, а \(U\) - напряжение, прикладываемое к электролизу.

Мы знаем, что масса меди равна 2 грамма, а это означает, что один моль меди содержит 63,55 гр. Нам нужно узнать количество заряда, необходимого для осаждения 2 грамм меди.
Молярная масса меди равна 63,55 г/моль, поэтому можно найти количество вещества, используя следующую формулу:
\[n = \frac{m}{M}\]
где \(n\) - количество вещества, \(m\) - масса вещества, а \(M\) - молярная масса вещества.

В данном случае,
\[n = \frac{2}{63,55} = 0,0315 моль\]
Одно мольномеди содержит \(6,022 \cdot 10^{23}\) атомов меди.

Теперь мы можем найти заряд, используя формулу:
\[Q = n \cdot e\]
где \(e\) - элементарный заряд, примерно равный \(1,6 \cdot 10^{-19}\) Кл.

Подставляем все значения:
\[Q = 0,0315 \cdot 6,022 \cdot 10^{23} \cdot 1,6 \cdot 10^{-19} = 3,034 \cdot 10^4 Кл\]

2. Теперь мы можем использовать найденное значение заряда и напряжение, чтобы найти работу:
\[Работа = Q \cdot U = 3,034 \cdot 10^4 Кл \cdot 50 В = 1,517 \cdot 10^6 Дж\]

3. Для вычисления энергии нам нужно учесть коэффициент полезного действия установки. Он равен 60% или 0,6.
Энергия равна умножению работы на коэффициент полезного действия:
\[Энергия = Работа \cdot КПД = 1,517 \cdot 10^6 Дж \cdot 0,6 = 910 200 Дж\]

Итак, для получения 2 грамм меди при применении напряжения 50 В в процессе электролиза раствора CuSO4 при коэффициенте полезного действия установки 60% требуется затратить 910 200 Дж энергии.