Google
Câu hỏi: Điện phân dung dịch X chứa CuSO4, KCl và HCl với điện cực tro, màng ngăn xốp. Cường độ dòng điện không đổi. Tổng số mol khí thoát ra ở cả hai điện cực phụ thuộc vào thời gian điện phân theo đồ thị sau:
Biết hiệu suất phản ứng điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong nước và không bay hơi trong quá trình điện phân. Phần trăm thể tích khí H2 ở thời điểm 6t là
A. 30%
B. 50%
C. 60%
D. 40%
Biết hiệu suất phản ứng điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong nước và không bay hơi trong quá trình điện phân. Phần trăm thể tích khí H2 ở thời điểm 6t là
A. 30%
B. 50%
C. 60%
D. 40%
Giai đoạn 1: khí Cl2 thoát ra.
Giai đoạn 2: khí Cl2 và H2 thoát ra.
Giai đoạn 3: H2 và O2.
Lúc t giây: ${{n}_{e}}=x\to {{n}_{C{{l}_{2}}}}={{n}_{C{{u}^{2+}}}}=0,5\text{x}$
Lúc 3t giây: ${{n}_{e}}=3\text{x}$
$\underset{0,5x}{\mathop{C{{u}^{2+}}}} \underset{\to }{\mathop{+}} \underset{x}{\mathop{2\text{e}}} \to Cu$
$2C{{l}^{-}}\to \underset{1,5x}{\mathop{C{{l}_{2}}}} \underset{\to }{\mathop{+}} \underset{3x}{\mathop{2\text{e}}} $
$2{{H}^{+}}+2\text{e}\to {{H}_{2}}$
$\left( 3\text{x}-x \right)\to x$
${{n}_{\uparrow }}=0,5\to x+1,5\text{x}=0,5\to x=0,2$
Lúc 4t giây: ${{n}_{e}}=4\text{x}=0,8$
$\underset{0,1}{\mathop{C{{u}^{2+}}}} +\underset{0,2}{\mathop{2\text{e}}} \to Cu$
$2C{{l}^{-}}\to \underset{0,4}{\mathop{C{{l}_{2}}}} +\underset{0,8}{\mathop{2\text{e}}} $
$2{{H}^{+}}+2\text{e}\to {{H}_{2}}$
0,6 $\leftarrow $ $\left( 0,8-0,2 \right)$
Lúc này ${{H}^{+}}$ điện phân hết: ${{n}_{{{H}^{+}}}}=0,6$
Lúc 6t giây: ${{n}_{e}}=6\text{x}=1,2$
$\underset{0,1}{\mathop{C{{u}^{2+}}}} +\underset{0,2}{\mathop{2\text{e}}} \to Cu$
$2C{{l}^{-}}\to \underset{0,4}{\mathop{C{{l}_{2}}}} +\underset{0,8}{\mathop{2\text{e}}} $
$\underset{0,6}{\mathop{2{{H}^{+}}}} +2\text{e}\underset{\to }{\mathop{\to }} \underset{0,3}{\mathop{{{H}_{2}}}} $
$2{{H}_{2}}O\to 4{{H}^{+}}+{{O}_{2}}+4\text{e}$
0,1 $\leftarrow \left( 1,2-0,8 \right)$
$2{{H}_{2}}O+2\text{e}\to 2\text{O}{{H}^{-}}+{{H}_{2}}$
$\left( 1,2-0,2-0,6 \right)\to 0,2$
$\to \%{{V}_{{{H}_{2}}}}=\dfrac{{{n}_{{{H}_{2}}}}}{{{n}_{{{H}_{2}}}}+{{n}_{C{{l}_{2}}}}+{{n}_{{{O}_{2}}}}}.100=\dfrac{0,3+0,2}{0,3+0,2+0,4+0,1}.100=50\%$.
Giai đoạn 2: khí Cl2 và H2 thoát ra.
Giai đoạn 3: H2 và O2.
Lúc t giây: ${{n}_{e}}=x\to {{n}_{C{{l}_{2}}}}={{n}_{C{{u}^{2+}}}}=0,5\text{x}$
Lúc 3t giây: ${{n}_{e}}=3\text{x}$
$\underset{0,5x}{\mathop{C{{u}^{2+}}}} \underset{\to }{\mathop{+}} \underset{x}{\mathop{2\text{e}}} \to Cu$
$2C{{l}^{-}}\to \underset{1,5x}{\mathop{C{{l}_{2}}}} \underset{\to }{\mathop{+}} \underset{3x}{\mathop{2\text{e}}} $
$2{{H}^{+}}+2\text{e}\to {{H}_{2}}$
$\left( 3\text{x}-x \right)\to x$
${{n}_{\uparrow }}=0,5\to x+1,5\text{x}=0,5\to x=0,2$
Lúc 4t giây: ${{n}_{e}}=4\text{x}=0,8$
$\underset{0,1}{\mathop{C{{u}^{2+}}}} +\underset{0,2}{\mathop{2\text{e}}} \to Cu$
$2C{{l}^{-}}\to \underset{0,4}{\mathop{C{{l}_{2}}}} +\underset{0,8}{\mathop{2\text{e}}} $
$2{{H}^{+}}+2\text{e}\to {{H}_{2}}$
0,6 $\leftarrow $ $\left( 0,8-0,2 \right)$
Lúc này ${{H}^{+}}$ điện phân hết: ${{n}_{{{H}^{+}}}}=0,6$
Lúc 6t giây: ${{n}_{e}}=6\text{x}=1,2$
$\underset{0,1}{\mathop{C{{u}^{2+}}}} +\underset{0,2}{\mathop{2\text{e}}} \to Cu$
$2C{{l}^{-}}\to \underset{0,4}{\mathop{C{{l}_{2}}}} +\underset{0,8}{\mathop{2\text{e}}} $
$\underset{0,6}{\mathop{2{{H}^{+}}}} +2\text{e}\underset{\to }{\mathop{\to }} \underset{0,3}{\mathop{{{H}_{2}}}} $
$2{{H}_{2}}O\to 4{{H}^{+}}+{{O}_{2}}+4\text{e}$
0,1 $\leftarrow \left( 1,2-0,8 \right)$
$2{{H}_{2}}O+2\text{e}\to 2\text{O}{{H}^{-}}+{{H}_{2}}$
$\left( 1,2-0,2-0,6 \right)\to 0,2$
$\to \%{{V}_{{{H}_{2}}}}=\dfrac{{{n}_{{{H}_{2}}}}}{{{n}_{{{H}_{2}}}}+{{n}_{C{{l}_{2}}}}+{{n}_{{{O}_{2}}}}}.100=\dfrac{0,3+0,2}{0,3+0,2+0,4+0,1}.100=50\%$.
Đáp án B.