Номер 5.78, страница 115 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 5. Электромагнитные колебания. Переменный ток - номер 5.78, страница 115.

Условие.

5.78. Будет ли проходить ток через электролитическую ванну с раствором медного купороса, если её подключить к источнику переменного напряжения? Будет ли выделяться на электродах медь?

Решение.

Прохождение тока через электролитическую ванну

Да, переменный ток будет проходить через электролитическую ванну. Раствор медного купороса ($CuSO_4$) является электролитом. При растворении в воде он диссоциирует на положительно заряженные ионы меди ($Cu^{2+}$) и отрицательно заряженные сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$). Эти ионы являются свободными носителями заряда.

Когда к электродам прикладывается переменное напряжение, в растворе создается электрическое поле, которое периодически меняет свое направление. Под действием этого поля ионы приходят в упорядоченное колебательное движение: положительные ионы ($Cu^{2+}$) движутся к мгновенно отрицательному электроду, а отрицательные ионы ($SO_4^{2-}$) — к мгновенно положительному. Когда полярность источника меняется, ионы начинают двигаться в противоположных направлениях. Это упорядоченное движение ионов и представляет собой переменный электрический ток в электролите.

Ответ: Да, ток будет проходить.

Выделение меди на электродах

Нет, чистого выделения (осаждения) меди на электродах не произойдет. Процесс электролиза, при котором на катоде выделяется металл, требует постоянного направления тока. Реакция восстановления меди на катоде (отрицательном электроде) выглядит так: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$.

При использовании источника переменного напряжения каждый из электродов попеременно является то катодом, то анодом. В течение одного полупериода, когда электрод является катодом, на нем осаждается тонкий слой меди. Однако в течение следующего полупериода полярность меняется, этот же электрод становится анодом (положительным электродом), и осажденная на нем медь снова растворяется (окисляется), переходя обратно в раствор в виде ионов: $Cu \rightarrow Cu^{2+} + 2e^-$.

Таким образом, за один полный период переменного напряжения процесс осаждения меди на электроде сменяется процессом ее растворения. В результате суммарное количество выделившейся меди за длительное время будет равно нулю.

Ответ: Нет, медь на электродах выделяться не будет.