Определите количество меди, выделенной в результате электролиза, если для этого было использовано 5 кВтч

Перед тем, как начать решение задачи, давайте вспомним основные понятия электролиза.

Электролиз - это процесс, при котором электрическая энергия превращается в химическую энергию с помощью электролитической ячейки. В данной задаче мы хотим узнать, сколько меди будет выделено в результате этого процесса.

Первым шагом нам необходимо найти количество затраченной электрической энергии. У нас дано, что использовано 5 кВтч (киловатт-часов). Теперь нам нужно перевести это значение в джоули (дж). Для этого воспользуемся формулой:

$Э=P\cdot t$

Где:
$Э$ - энергия в джоулях,
$P$ - мощность в ваттах (в данном случае 5000 ватт),
$t$ - время в секундах (в нашем случае это неизвестно).

Теперь нам нужно найти время в секундах. Для этого вспомним, что кВтч - это киловатт-час, а один час содержит 3600 секунд (60 секунд в минуте, 60 минут в часе). Таким образом, мы можем записать:

$Э=P\cdot t=5000\cdot t=5\cdot {10}^6\cdot t$ (переводим киловатты в ватты)

$5\cdot {10}^6\cdot t=5\cdot {10}^3\cdot 3600$ (переводим часы в секунды)

$5\cdot {10}^6\cdot t=1.8\cdot {10}^7$

Теперь нам нужно найти КПД установки. КПД (коэффициент полезного действия) измеряет эффективность системы и выражается в процентах. В нашей задаче установка имеет КПД 75%. Это означает, что 75% затраченной электрической энергии превратилось в химическую энергию выделенных веществ. Найдем количество электрической энергии, которая была превращена в химическую:

$E_{х}=\frac{75}{100}\cdot Э=0.75\cdot 1.8\cdot {10}^7$

Теперь нам нужно найти количество меди, выделенной в результате электролиза. Для этого нам нужно знать эквивалентную массу меди, которая составляет 3,3 * 10^(-7) кг/кл.

Количество вещества можно найти с помощью формулы:

$n=\frac{m}{M}$

Где:
$n$ - количество вещества,
$m$ - масса вещества,
$M$ - молекулярная масса вещества.

В нашем случае молекулярной массы нет, поэтому воспользуемся эквивалентной массой. Таким образом, мы можем записать:

$n=\frac{m}{E}$

Где:
$n$ - количество вещества,
$m$ - масса вещества (неизвестно),
$E$ - эквивалентная масса.

А теперь найдем массу меди:

$m=n\cdot M=\frac{E_{х}}{E}\cdot M$

$m=0.75\cdot 1.8\cdot {10}^7\cdot \frac{1}{3.3\cdot {10}^{-7}}$

После подстановки всех данных получаем:

$m\approx 4.0909\text{кг}$

Таким образом, в результате электролиза будет выделено примерно 4.0909 кг меди.