№899 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)
Решение #1
Решение #2
Решение #3
Решение #4ИИ
Варианты решения:
Количество вещества водорода найдём по уравнению Менделеева — Клапейрона:
n(H₂) = pV/(RT) = (100 000 · 2,5 · 10⁻³)/(8,31 · 298) ≈ 0,101 моль.
Для получения 1 моль H₂ требуется заряд 2F, поэтому:
q = 2Fn = 2 · 96 500 · 0,101 ≈ 1,95 · 10⁴ Кл.
Полезная электрическая энергия при напряжении 5 В:
Aпол = Uq = 5 · 1,95 · 10⁴ ≈ 9,75 · 10⁴ Дж.
С учётом КПД установки 75 % затраченная энергия равна:
Aзат = Aпол/η = 9,75 · 10⁴/0,75 ≈ 1,3 · 10⁵ Дж.
Ответ: необходимо затратить примерно 1,3 · 10⁵ Дж, или 130 кДж, электроэнергии.
n(H₂) = pV/(RT) = (100 000 · 2,5 · 10⁻³)/(8,31 · 298) ≈ 0,101 моль.
Для получения 1 моль H₂ требуется заряд 2F, поэтому:
q = 2Fn = 2 · 96 500 · 0,101 ≈ 1,95 · 10⁴ Кл.
Полезная электрическая энергия при напряжении 5 В:
Aпол = Uq = 5 · 1,95 · 10⁴ ≈ 9,75 · 10⁴ Дж.
С учётом КПД установки 75 % затраченная энергия равна:
Aзат = Aпол/η = 9,75 · 10⁴/0,75 ≈ 1,3 · 10⁵ Дж.
Ответ: необходимо затратить примерно 1,3 · 10⁵ Дж, или 130 кДж, электроэнергии.
При электролизе на образование одной молекулы H₂ расходуются два электрона. Поэтому необходимую электроэнергию можно сразу определить по формуле
W = 2FUpV/(ηRT),
где F = 9,65 · 10⁴ Кл/моль, η = 0,75, T = 25 + 273 = 298 К, V = 2,5 · 10⁻³ м³.
Подставим значения:
W = (2 · 9,65 · 10⁴ · 5 · 10⁵ · 2,5 · 10⁻³) /
(0,75 · 8,31 · 298)
≈ 1,3 · 10⁵ Дж.
Следовательно, установка затратит около 130 кДж электроэнергии.
W = 2FUpV/(ηRT),
где F = 9,65 · 10⁴ Кл/моль, η = 0,75, T = 25 + 273 = 298 К, V = 2,5 · 10⁻³ м³.
Подставим значения:
W = (2 · 9,65 · 10⁴ · 5 · 10⁵ · 2,5 · 10⁻³) /
(0,75 · 8,31 · 298)
≈ 1,3 · 10⁵ Дж.
Следовательно, установка затратит около 130 кДж электроэнергии.
При данных условиях молярный объём газа:
Vₘ = RT/p = 8,31 · 298/100 000 ≈ 0,0248 м³/моль = 24,8 л/моль.
Значит, количество водорода равно 2,5/24,8 ≈ 0,101 моль. Энергия, затрачиваемая установкой:
W = 2FUn/η = (2 · 96 500 · 5 · 0,101)/0,75 ≈ 1,3 · 10⁵ Дж.
Ответ: около 130 кДж электроэнергии.
Vₘ = RT/p = 8,31 · 298/100 000 ≈ 0,0248 м³/моль = 24,8 л/моль.
Значит, количество водорода равно 2,5/24,8 ≈ 0,101 моль. Энергия, затрачиваемая установкой:
W = 2FUn/η = (2 · 96 500 · 5 · 0,101)/0,75 ≈ 1,3 · 10⁵ Дж.
Ответ: около 130 кДж электроэнергии.
Рассмотрим вариант решения задания из учебника
Рымкевич 10-11 класс, Просвещение:
Сколько электроэнергии надо затратить для получения 2,5 л водорода при температуре 25 °С и давлении 100 кПа, если электролиз ведется при напряжении 5 В и КПД установки 75%?
