Задачи средней трудности. В1. На газопроводах отрицательный полюс электрическо­го генератора соединяют с трубой, а положительный – зазем­ляют

В1. На газопроводах отрицательный полюс электрическо­го генератора соединяют с трубой, а положительный – зазем­ляют. Почему такой прием, называемый «катодной защитой», предохраняет трубы от коррозии?

В2. Поместим в качестве анода в электролитическую ванну медную пластинку, покрытую воском, на котором нацарапан какой-нибудь рисунок. Что получится после пропускания тока и последующего удаления воска на пластине?

В3. Зависит ли скорость осаждения металла при электролитическом покрытии от расстояния между электродами?

В4.Две одинаковые электролитические ванны заполнены раствором медного купороса; в первой ванне концентрация раствора выше. Сравните количество выделившейся на их катодах меди, если ванны соединены: а) последовательно; б) параллельно.

В5. При никелировании изделий в течение времени t = 2 ч отложился слой никеля толщины l = 0,030 мм. Найти плотность тока при электролизе. Электрохимический экви­валент никеля k = 3,0×10^–7 кг/Кл, его плотность g = 8,9×10³ кг/м³.

В6. Желая проверить правильность показаний вольтметра, его подключили параллельно резистору с известным сопротивлением R = 30 Ом. Последовательно в общую цепь включили электролитическую ванну, в которой ведется электролиз серебра. За время t = 5,0 мин в этой ванне выделилась масса серебра т = 55,6 мг. Вольтметр показывал напряжение U₀ = 6,0 В. Найти разность между показанием вольтметра и точным значением падения напряжения на резисторе. Электрохимический эквивалент серебра k = 11,18×10^–7 кг/Кл.

В7.Никелирование производят током плотностью 100 А/м². Через сколько времени слой никеля достигнет толщины 0,05 мм?Электрохимический эквивалент никеля равен 3×10^–7 кг/Кл,а его плотность – 8,9×10³ кг/м³.

В8. Какой заряд проходит через раствор серной кис­лоты (CuSO₄) за время t = 10 с, если ток за это время равномерно возрастает от I₁ = 0 до I₂ = 4,0 А? Какая масса меди выделяется при этом на катоде? Электрохимический экви­валент меди k = 3,3×10^–7 кг/Кл.

В9.Молярная масса серебра m₁ = 0,108 кг/моль, его валентность z₁ = 1 и электрохимический эквивалент k₁ = 11,18×10^–7 кг/Кл. Найти электрохимический эквивалент золота k₂, если молярная масса золота m_з = = 0,197 кг/моль, его валентность z₂ = 3.

В10.Две электролитические ванны включены последо­вательно. В первой ванне находится раствор хлористого железа (FeCl₂), во второй – раствор хлорного железа (FeCl₃). Найти массы выделившегося железа на катодах и хлора на анодах в каждой ванне при прохождении через ванну заряда q = 9,65×10⁷ Кл. Молярные массы железа m_ж = 55,85×10^–3 кг/моль, хлора m_х = 35,357×10^–3 кг/моль.

В11. Когда через электролит проходил ток 1,50 А, на катоде в течение 5,0 мин выделилось 503 мгметалла. Какой это металл?

В12. При электролизе воды через электролитическую ванну в течение времени t = 25 мин шел ток I = 20 А. Какова температура t выделившегося кислорода, если он находится в объеме V = 1,0 лпод давлением р = = 0,20 МПа? Молярная масса воды m = 0,018 кг/моль. Электрохимический эквива­лент кислорода k = 8,29×10^–8 кг/Кл.

В13.Найти массу выделившейся меди, если для ее по­лучения электролитическим способом затрачено W = 5,0 кВт×ч электроэнергии. Электролиз проводится при на­пряжении U = 10 В, КПД установки h = 75% . Электрохимический эквивалент меди k = 3,3×10^–7 кг/Кл.

В14. При электролизе раствора серной кислоты (Н₂SO₄) расходуется мощность N = 37 Вт. Найти сопротивление электролита, если за время t = = 50 мин выделяется масса водорода т = 0,30 г. Молярная масса водорода m = 0,0010 кг/моль, его валентность z = 1.

В15. Если конденсатор, несущий на себе заряд Q, paзрядить через электролитическую ванну с подкисленной во­дой, то выделится гремучий газ. По закону Фарадея ко­личество выделяющегося при электролизе вещества зависит только от количества прошедшего электричества. Значит, если разряжать конденсатор через N последовательно со­единенных ванн, то выделится в N раз больше гремучего газа. N можно сделать сколь угодно большим и получить любое количество газа. Сжигая этот газ, получим любое количество энергии, что явно противоречит закону сохра­нения энергии, так как начальная энергия заряженного конденсатора не бесконечно велика. В чем здесь дело?

В16. При рафинировании меди с помощью электролиза к последовательно включенным электролитическим ваннам, имеющим общее сопротивление R = 0,50 Oм, подведено на­пряжение V = 10,0 B. Найти массу чистой меди, выделившей­ся на катодах ванны за время t = 10 ч. ЭДС поляризации õ = 6,0 В. Электрохимический эквивалент меди k = 3,3×10^–7 кг/Кл .

Задачи трудные

С1. Пустотелая проводящая сфера радиуса R = 5,0 см помещена в электролитическую ванну, наполненную раствором медного купороса. В поверхности сферы имеется отверстие радиуса r = 0,50 мм. На сколько увеличится вес сферы, если отложение меди длится t = 30 мин при плотности тока в электролите j = 0,010 А/см²?

С2.Батарея гальванических элементов (ЭДС õ = 0,90 В, внутреннее сопротивление r = 0,60 Ом) состоит из п = 30 эле­ментов, соединенных в три одинаковые параллельные группы. Какое количество двухвалентной меди т выделится на катоде электролитической ванны за t = 5,0 мин работы батареи, под­ключенной к ней? Сопротивление ванны R = 205 Ом Атомная масса меди 63,57.

С3.Для серебрения ложек через раствор соли серебра в течение времени t = 5,0 ч пропускается ток I = 1,8 А. Катодом служат п = 12 ложек, каждая из которых имеет площадь поверхности S = 50 см². Какой толщины слой серебра отложится на ложках? Молярная масса серебра m = = 0,108 кг/моль, его валентность z = 1 и плотность r = 10,5×10³ кг/м³.

С4. Какой силы ток должен проходить через раствор элект­ролита, чтобы за 1,0 мин разлагался 1,0 г воды? Каков объем выделившегося при этом гремучего газа (при нормальных условиях)?

С5.Э. X. Ленц в опытах по исследованию теплового действия тока за единицу силы тока принимал силу такого тока, который при прохождении через подкисленную воду выделял 41,16 см³ гремучего газа в час при давлении 760 мм рт. ст. и температуре 0 °С. Плотность кислорода при давлении 760 мм рт. ст. равна r = 1,43 кг/м³. Выразить единицу силы тока Ленца в амперах.

C6.Какова затрата электроэнергии на получение 1,0 кг алюминия, если электролиз ведется при напряжении 10 В, а КПД всей установки составляет 80 %? Атомная масса алю­миния А = 27, валентность п = 3.