Яка кількість міді може бути вироблена під час електролізу розчину CuSO4, при 60% ККД установки, якщо для витрати 33000

Для решения данной задачи нам необходимо использовать формулу связи между энергией, напряжением, временем и количеством вещества, проходящего через электролиз.

Известно, что энергия (E) равна произведению напряжения (U) на затраченное время (t), умноженное на коэффициент ККД (η) установки:

\[E = U \cdot t \cdot η\]

Мы знаем, что в данной задаче энергия равна 33000 Дж, напряжение (U) неизвестно, а ККД установки (η) составляет 60% или 0.6.

Подставим известные значения в формулу и найдём напряжение:

\[33000 = U \cdot t \cdot 0.6\]

Теперь нам нужно выразить время (t) через количество вещества (Q), которое прошло через электролиз. Для этого воспользуемся формулой:

\[Q = \frac{I \cdot t}{F \cdot z}\]

где I - сила тока, F - постоянная Фарадея, равная 96500 Кл/моль, и z - заряд вещества (число электронов, передающихся за одну моль).

В нашем случае заряд вещества (z) равен 2, так как при электролизе CuSO4 на аноде и катоде происходит окисление и восстановление ионов Cu.

Теперь можем выразить время через количество вещества:

\[t = \frac{Q \cdot F \cdot z}{I}\]

Итак, у нас есть два уравнения, в которых присутствует переменная напряжения (U) и время (t):

\[33000 = U \cdot t \cdot 0.6\]
\[t = \frac{Q \cdot F \cdot z}{I}\]

Подставим найденное выражение для времени в первое уравнение:

\[33000 = U \cdot \frac{Q \cdot F \cdot z}{I} \cdot 0.6\]

Теперь можно найти значение напряжения (U). Для этого выразим его из уравнения:

\[U = \frac{33000 \cdot I}{0.6 \cdot Q \cdot F \cdot z}\]

Дальше нам нужно найти количество меди (Q), полученной при электролизе. Для этого воспользуемся формулой связи между зарядом (Q), силой тока (I) и временем (t):

\[Q = I \cdot t\]

Теперь можем найти количество меди:

\[Q = I \cdot \frac{Q \cdot F \cdot z}{I}\]

Сократим силу тока и найдём количество меди:

\[Q = \frac{Q \cdot F \cdot z}{1}\]

\[1 = F \cdot z\]

Нам дана постоянная Фарадея (F) и заряд вещества (z), поэтому можем вычислить:

\[1 = 96500 \cdot 2\]

Теперь, когда мы знаем значение заряда вещества (z), мы можем определить количество меди (Q):

\[Q = \frac{33000 \cdot I}{0.6 \cdot 96500 \cdot 2}\]

Таким образом, мы получили выражение для количества меди (Q), которое может быть произведено при электролизе раствора CuSO4 с ККД установки 60% и затрате энергии 33000 Дж. Единственное неизвестное значение в данном выражении - сила тока (I). Чтобы определить конкретное количество меди, необходимо знать значение силы тока, используемое в данной установке.