Câu hỏi: Điện phân dung dịch chứa đồng thời NaCl và CuSO4 (điện cực trơ, màng ngăn xốp, hiệu suất điện phân 100%, bỏ qua sự hòa tan các khí trong nước và sự bay hơi nước) với cường độ dòng điện không đổi. Kết quả của thí nghiệm ghi ở bảng sau:
Tỷ lệ t3: t1 có giá trị là
A. 12.
B. 6.
C. 10.
D. 4,2
Thời gian điện phân (giây) | Khối lượng catot tăng (gam) | Khí thoát ra ở anot | Khối lượng dung dịch sau điện phân giảm (gam) |
t1 = 965 | m | Một khí | 2,70 |
t2 = 3860 | 4m | Hỗn hợp khí | 9,15 |
t3 | 5m | Hỗn hợp khí | 11,11 |
A. 12.
B. 6.
C. 10.
D. 4,2
Từ thời điểm ${{t}_{1}}$
$\begin{aligned}
& C{{u}^{2+}}+2e\to Cu \\
& \text{ x 2x x} \\
\end{aligned} $ $ \begin{aligned}
& 2C{{l}^{-}}\to C{{l}_{2}}+2e \\
& \text{ x 2x} \\
\end{aligned}$
$\to m$ dd giảm $=64x+71x=2,7\to x=0,02$
$m=64.0,02=1,28\left( g \right)$
Tại thời điểm ${{t}_{2}}=3860$ (gấp 4 lần ${{t}_{1}}$ )
$\to \left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{e}}=4.0,02=0,08 \\
& {{n}_{Cu}}=0,08 \\
\end{aligned} \right.$
Tại anot xảy ra 2 quá trình
$\begin{aligned}
& 2C{{l}^{-}}\to C{{l}_{2}}+2e \\
& \text{ a}\to 2a \\
& 2{{H}_{2}}O\to 4{{H}^{+}}+4e+{{O}_{2}} \\
& \text{ 4b}\Leftarrow \text{b} \\
\end{aligned}$
$\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& 2a+4b=0,08 \\
& {{m}_{dd\text{ giam}}}=0,08.64+71a+32b=9,15 \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& a=0,05 \\
& b=0,05 \\
\end{aligned} \right.$
Tại thời điểm ${{t}_{3}}$
CatotAnot
$\begin{aligned}
& C{{u}^{2+}}+2e\to Cu \\
& 0,1\to 0,2\to 0,1 \\
& 2{{H}_{2}}O+2e\to 2O{{H}^{-}}+{{H}_{2}} \\
& \text{ 2c}\leftarrow \text{ c} \\
\end{aligned} $ $ \begin{aligned}
& 2C{{l}^{-}}\to C{{l}_{2}}+2e \\
& 0,1\text{ }\leftarrow \text{0,05}\to 0,1 \\
& 2{{H}_{2}}O\to 4{{H}^{+}}+4e+{{O}_{2}} \\
& \text{ 4d}\leftarrow \text{d} \\
\end{aligned}$
$\left\{ \begin{aligned}
& BTe\to 0,2+2c=0,1+4d \\
& {{m}_{dd\text{ giam}}}=64.0,1+2c+71.0,05+32d=11,11 \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& c=0,02 \\
& d=0,035 \\
\end{aligned} \right.$
$\to {{n}_{e}}=0,2+2.0,02=0,24\to \dfrac{{{t}_{3}}}{{{t}_{1}}}=\dfrac{0,24}{0,04}=6$
$\begin{aligned}
& C{{u}^{2+}}+2e\to Cu \\
& \text{ x 2x x} \\
\end{aligned} $ $ \begin{aligned}
& 2C{{l}^{-}}\to C{{l}_{2}}+2e \\
& \text{ x 2x} \\
\end{aligned}$
$\to m$ dd giảm $=64x+71x=2,7\to x=0,02$
$m=64.0,02=1,28\left( g \right)$
Tại thời điểm ${{t}_{2}}=3860$ (gấp 4 lần ${{t}_{1}}$ )
$\to \left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{e}}=4.0,02=0,08 \\
& {{n}_{Cu}}=0,08 \\
\end{aligned} \right.$
Tại anot xảy ra 2 quá trình
$\begin{aligned}
& 2C{{l}^{-}}\to C{{l}_{2}}+2e \\
& \text{ a}\to 2a \\
& 2{{H}_{2}}O\to 4{{H}^{+}}+4e+{{O}_{2}} \\
& \text{ 4b}\Leftarrow \text{b} \\
\end{aligned}$
$\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& 2a+4b=0,08 \\
& {{m}_{dd\text{ giam}}}=0,08.64+71a+32b=9,15 \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& a=0,05 \\
& b=0,05 \\
\end{aligned} \right.$
Tại thời điểm ${{t}_{3}}$
CatotAnot
$\begin{aligned}
& C{{u}^{2+}}+2e\to Cu \\
& 0,1\to 0,2\to 0,1 \\
& 2{{H}_{2}}O+2e\to 2O{{H}^{-}}+{{H}_{2}} \\
& \text{ 2c}\leftarrow \text{ c} \\
\end{aligned} $ $ \begin{aligned}
& 2C{{l}^{-}}\to C{{l}_{2}}+2e \\
& 0,1\text{ }\leftarrow \text{0,05}\to 0,1 \\
& 2{{H}_{2}}O\to 4{{H}^{+}}+4e+{{O}_{2}} \\
& \text{ 4d}\leftarrow \text{d} \\
\end{aligned}$
$\left\{ \begin{aligned}
& BTe\to 0,2+2c=0,1+4d \\
& {{m}_{dd\text{ giam}}}=64.0,1+2c+71.0,05+32d=11,11 \\
\end{aligned} \right.\Rightarrow \left\{ \begin{aligned}
& c=0,02 \\
& d=0,035 \\
\end{aligned} \right.$
$\to {{n}_{e}}=0,2+2.0,02=0,24\to \dfrac{{{t}_{3}}}{{{t}_{1}}}=\dfrac{0,24}{0,04}=6$
Đáp án B.