19.35. В процессе рафинирования меди в ванну с водным раст сульфата меди была погружена медная пластинка (анод), содерж 10% примеси. Определить энергию, необходимую для очистки такой меди, и ее стоимость при действующем тарифе за 1,0 кВ если напряжение на электродах ванны 6,0 В.

Ответ: Решение требует дополнительных данных о массе меди.

Решение:

1. Определим массу чистой меди:

   Пусть m - общая масса медной пластинки. Тогда масса чистой меди m_Cu = 0.9m, так как примеси составляют 10%.

2. Закон Фарадея для электролиза:

   \[ m_{Cu} = \frac{M \cdot I \cdot t}{n \cdot F} \]

   Где:

   • M - молярная масса меди (63.5 г/моль)
   • I - сила тока
   • t - время электролиза
   • n - валентность меди (2)
   • F - постоянная Фарадея (96485 Кл/моль)

3. Выразим силу тока через напряжение и сопротивление, используя закон Ома:

   \[ I = \frac{U}{R} \]

   Где U = 6.0 В (напряжение на электродах).

4. Подставим закон Ома в закон Фарадея:

   \[ m_{Cu} = \frac{M \cdot U \cdot t}{n \cdot F \cdot R} \]

5. Выразим время электролиза:

   \[ t = \frac{m_{Cu} \cdot n \cdot F \cdot R}{M \cdot U} = \frac{0.9m \cdot n \cdot F \cdot R}{M \cdot U} \]

6. Вычислим энергию, необходимую для электролиза:

   \[ E = U \cdot I \cdot t = U \cdot \frac{U}{R} \cdot t = \frac{U^2}{R} \cdot t = \frac{U^2}{R} \cdot \frac{0.9m \cdot n \cdot F \cdot R}{M \cdot U} = \frac{0.9m \cdot n \cdot F \cdot U}{M} \]

   \[ E = \frac{0.9m \cdot 2 \cdot 96485 \cdot 6}{63.5} \approx 16412.6 m \quad \text{Дж} \]

7. Вычислим стоимость электроэнергии:

   \[ \text{Стоимость} = \frac{E}{3.6 \cdot 10^6} \cdot \text{Тариф} = \frac{16412.6 m}{3.6 \cdot 10^6} \cdot 1.0 \approx 0.00456 m \quad \text{руб.} \]

Ответ: Решение требует дополнительных данных о массе меди.