Google
Câu hỏi: Điện phân dung dịch chứa x mol CuSO4, y mol H2SO4 và z mol NaCl (với điện cực trơ, có màng ngăn xốp, hiệu suất điện phân là 100%). Lượng khí sinh ra từ quá trình điện phân và khối lượng Al2O3 bị hòa tan tối đa trong dung dịch sau điện phân ứng với mỗi thí nghiệm được cho ở bảng dưới đây
Biết tại catot ion Cu2+ điện phân hết thành Cu trước khi ion H+ điện phân tạo thành khí H2; cường độ dòng điện bằng nhau và không đổi trong các thí nghiệm trên. Tổng giá trị (x + y + z) bằng
A. 1,8.
B. 2,2.
C. 1,6.
D. 2,0.
| Thí nghiệm 1 | Thí nghiệm 2 | Thí nghiệm 3 |
Thời gian điện phân (giây) | t | 2t | 3t |
Lượng khí sinh ra từ bình điện phân (mol) | 0,32 | 0,80 | 1,20 |
Khối lượng Al2O3 bị hòa tan tối đa (gam) | 8,16 | 0 | 8,16 |
A. 1,8.
B. 2,2.
C. 1,6.
D. 2,0.
Thời điểm 2t giây dung dịch không hòa tan được Al2O3 nên không chứa H+ hoặc OH- nhưng tới 3t giây thì dung dịch lại hòa tan được Al2O3 → Lúc 2t giây phải có NaCl dư.
Vì 0,8 > 0,32.2 nên lúc 2t giây catot đã có H2.
TH1: Lúc t giây chưa có H2.
nAl2O3 = 0,08 → nH2SO4 = y = 0,08.3 = 0,24
Lúc 2t giây: nCl2 = 0,32.2 = 0,64 → nH2 = 0,8 – 0,64 = 0,16
Bảo toàn electron: 2nCl2 = 2nCu + 2nH2 → nCu = x = 0,48
Lúc 3t giây: nOH- = 2nAl2O3 = 0,16
Dung dịch chứa SO42- (x + y = 0,72), Na+ (z), OH- (0,16), bảo toàn điện tích → z = 1,6
ne trong 3t giây = 0,32.2.3 = 1,92 → Các khí lúc 3t giây gồm Cl2 (z/2 = 0,8), O2 (0,08), H2 (0,48): Không thỏa mãn tổng mol khí là 1,2 nên trường hợp này loại.
TH2: Lúc t giây đã có H2.
nAl2O3 = 0,08 → nH+ lúc t giây = 0,48
→ nH2 = y – 0,24 → nCl2 = 0,32 – nH2 = 0,56 – y
Bảo toàn electron lúc t giây: 2x + 2(y – 0,24) = 2(0,56 – y) (1)
Từ t đến 2t thoát ra nH2 = nCl2 = 0,56 – y
→ 2(0,56 – y) = 0,8 – 0,32 → y = 0,32
(1) → x = 0,16
Lúc 3t, dung dịch chứa nOH- = 2nAl2O3 = 0,16; nSO42- = x + y = 0,48, bảo toàn điện tích → nNa+ = z = 1,12
→ x + y + z = 1,6
Vì 0,8 > 0,32.2 nên lúc 2t giây catot đã có H2.
TH1: Lúc t giây chưa có H2.
nAl2O3 = 0,08 → nH2SO4 = y = 0,08.3 = 0,24
Lúc 2t giây: nCl2 = 0,32.2 = 0,64 → nH2 = 0,8 – 0,64 = 0,16
Bảo toàn electron: 2nCl2 = 2nCu + 2nH2 → nCu = x = 0,48
Lúc 3t giây: nOH- = 2nAl2O3 = 0,16
Dung dịch chứa SO42- (x + y = 0,72), Na+ (z), OH- (0,16), bảo toàn điện tích → z = 1,6
ne trong 3t giây = 0,32.2.3 = 1,92 → Các khí lúc 3t giây gồm Cl2 (z/2 = 0,8), O2 (0,08), H2 (0,48): Không thỏa mãn tổng mol khí là 1,2 nên trường hợp này loại.
TH2: Lúc t giây đã có H2.
nAl2O3 = 0,08 → nH+ lúc t giây = 0,48
→ nH2 = y – 0,24 → nCl2 = 0,32 – nH2 = 0,56 – y
Bảo toàn electron lúc t giây: 2x + 2(y – 0,24) = 2(0,56 – y) (1)
Từ t đến 2t thoát ra nH2 = nCl2 = 0,56 – y
→ 2(0,56 – y) = 0,8 – 0,32 → y = 0,32
(1) → x = 0,16
Lúc 3t, dung dịch chứa nOH- = 2nAl2O3 = 0,16; nSO42- = x + y = 0,48, bảo toàn điện tích → nNa+ = z = 1,12
→ x + y + z = 1,6
Đáp án C.