Google
Câu hỏi: Điện phân dung dịch chứa hỗn hợp KCl (x mol) và CuSO4 (y mol) với điện cực trơ, màng ngăn, dòng điện có cường độ ổn định, sau một thời gian thu được dung dịch Y. Tùy thuộc vào thời gian điện phân mà dung dịch Y có thể hòa tan tối đa các lượng bột nhôm oxit (Al2O3) khác nhau. Kết quả thu được như sau:
Cho biết 2t < a < 3,6t và xem như các khí tạo ra không tan trong nước, hiệu suất của quá trình điện phân là 100%. Tỉ lệ của x : y gần nhất với giá trị nào sau đây?
A. 1,58.
B. 2,47.
C. 3,64.
D. 0,63.
Thời gian điện phân (giờ) | t | 2t | a |
Khối lượng Al2O3 bị hòa tan (gam) | 0,00 | 8,16 | 23,46 |
Tổng số mol khí thoát ra | b | 0,44 | 0,785 |
A. 1,58.
B. 2,47.
C. 3,64.
D. 0,63.
Lúc t giây Y không hòa tan được Al2O3 nên catot chưa có H2, anot chưa có O2 nCu = ${{n}_{C{{l}_{2}}}}$ = b mol
TH1: Chất hòa tan Al2O3 là OH-.
Lúc 2t: ${{n}_{A{{l}_{2}}{{O}_{3}}}}$ = 0,08 mol ${{n}_{OH-}}$ = 0,16 mol
Catot: nCu = y mol và ${{n}_{{{H}_{2}}}}$ = $\dfrac{{{n}_{O{{H}^{-}}}}}{2}$ = 0,08 mol
Anot: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}$ = y + 0,08
n khí tổng = y + 0,08 + 0,08 = 0,44 y = 0,28
ne trong 2t giờ = 0,72 mol ne trong t giờ = 0,36 mol
Lúc a giờ: ${{n}_{A{{l}_{2}}{{O}_{3}}}}=0,23\ mol\Rightarrow {{n}_{O{{H}^{-}}}}=0,46\ mol$
Nếu anot chưa có O2 thì tại catot: nCu = 0,28 mol và ${{n}_{{{H}_{2}}}}$ = $\dfrac{{{n}_{O{{H}^{-}}}}}{2}$ = 0,23 mol
Anot: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}$ = 0,51 mol
nkhí tổng = 0,51 + 0,23 = 0,74 ≠ 0,785: Loại
Vậy anot đã có O2, dung dịch Y chứa K+ (x mol), SO42- (0,28 mol), OH- (0,46 mol), bảo toàn điện tích x = 1,02
Catot: nCu = 0,28 và ${{n}_{{{H}_{2}}}}$ = u
Anot: $n_{C{{l}_{2}}}^{{}}$ = 0,51 và ${{n}_{{{O}_{2}}}}$ = v
Bảo toàn electron: 2u + 0,28.2 = 4v + 0,51.2
n khí tổng = u + v + 0,51 = 0,785
u = 0,26; v = 0,015
ne trong a giờ = 2nCu + $2{{n}_{{{H}_{2}}}}$ = 1,08
Nghiệm thỏa mãn giả thiết 0,36.2 < ne trong a giờ < 0,36.3,6
Vậy (x : y) = 1,02/0,28 = 3,64
TH2: Chất hòa tan Al2O3 là H+. TH này không thỏa điều kiện 2t < a < 3,6t.
TH1: Chất hòa tan Al2O3 là OH-.
Lúc 2t: ${{n}_{A{{l}_{2}}{{O}_{3}}}}$ = 0,08 mol ${{n}_{OH-}}$ = 0,16 mol
Catot: nCu = y mol và ${{n}_{{{H}_{2}}}}$ = $\dfrac{{{n}_{O{{H}^{-}}}}}{2}$ = 0,08 mol
Anot: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}$ = y + 0,08
n khí tổng = y + 0,08 + 0,08 = 0,44 y = 0,28
ne trong 2t giờ = 0,72 mol ne trong t giờ = 0,36 mol
Lúc a giờ: ${{n}_{A{{l}_{2}}{{O}_{3}}}}=0,23\ mol\Rightarrow {{n}_{O{{H}^{-}}}}=0,46\ mol$
Nếu anot chưa có O2 thì tại catot: nCu = 0,28 mol và ${{n}_{{{H}_{2}}}}$ = $\dfrac{{{n}_{O{{H}^{-}}}}}{2}$ = 0,23 mol
Anot: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}$ = 0,51 mol
nkhí tổng = 0,51 + 0,23 = 0,74 ≠ 0,785: Loại
Vậy anot đã có O2, dung dịch Y chứa K+ (x mol), SO42- (0,28 mol), OH- (0,46 mol), bảo toàn điện tích x = 1,02
Catot: nCu = 0,28 và ${{n}_{{{H}_{2}}}}$ = u
Anot: $n_{C{{l}_{2}}}^{{}}$ = 0,51 và ${{n}_{{{O}_{2}}}}$ = v
Bảo toàn electron: 2u + 0,28.2 = 4v + 0,51.2
n khí tổng = u + v + 0,51 = 0,785
u = 0,26; v = 0,015
ne trong a giờ = 2nCu + $2{{n}_{{{H}_{2}}}}$ = 1,08
Nghiệm thỏa mãn giả thiết 0,36.2 < ne trong a giờ < 0,36.3,6
Vậy (x : y) = 1,02/0,28 = 3,64
TH2: Chất hòa tan Al2O3 là H+. TH này không thỏa điều kiện 2t < a < 3,6t.
Đáp án C.