Google
Câu hỏi: Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm Cu(OH)2 và NaOH vào lượng vừa đủ dung dịch HCl, thu được dung dịch X. Tiến hành điện phân dung dịch X với các điện cực trơ, màng ngăn xốp, dòng điện có cường độ 1A không đổi. Lượng khí sinh ra từ bình điện phân và lượng kim loại Cu sinh ra ở catot theo thời gian điện phân được cho ở bảng sau:
Giả sử hiệu suất điện phân là 100%, bỏ qua sự bay hơi của nước. Giá trị của m là
A. 15,7.
B. 30,7.
C. 16,7.
D. 18,7.
Thời gian điện phân (giây) | t | 1,75t | 4t |
Lượng khí sinh ra từ bình điện phân (mol) | a | 2a | 5,5a |
Lượng kim loại Cu sinh ra ở catot (gam) | 6,4 | 9,6 | 9,6 |
A. 15,7.
B. 30,7.
C. 16,7.
D. 18,7.
Thời gian tăng gấp 1,75 lần nhưng mol khí tăng gấp đôi chứng tỏ lúc 1,75t catot đã có H2.
Lúc t giây: nCu = 0,1 ne trong t giây = 0,2
TH1: Lúc t giây anot đã có O2
Lúc t giây: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}=x;{{n}_{{{O}_{2}}}}=y$
Ta có: 2x + 4y = 0,2 (1) và x + y = a (2)
Lúc 1,75t giây: ne = 1,75.0,2 = 0,35 mol
Catot: ${{n}_{Cu}}=0,15\ mol;\ {{n}_{{{H}_{2}}}}=0,025\ mol$
Anot: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}=x\ mol;\ {{n}_{{{O}_{2}}}}=\left( 0,352x \right)/4$ 0,025 + x + (0,35 – 2x)/4 = 2a (3)
Từ (1), (2), (3) x = 0,025; y = 0,0375; a = 0,0625
Lúc 4t giây: ne = 4.0,2 = 0,8 mol
Catot: ${{n}_{Cu}}=0,15\ mol\to {{n}_{{{H}_{2}}}}\text{= }0,25mol$
Anot: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}$ = 0,025 $\to$ ${{n}_{{{O}_{2}}}}$ = 0,1875 mol
0,25 + 0,025 + 0,1875 = 0,4625 ≠ 5,5a: Vô lí, loại.
TH2: Lúc t giây anot chưa có O2
Lúc t giây: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}$ = a = 0,1 mol
nkhí tại anot trong khoảng 0,75t (tính từ t đến 1,75t) $=2aa{{n}_{{{H}_{2}}}}=0,075$
Với ne = 0,75.0,2 = 0,15, gấp đôi mol khí ở anot nên vẫn chưa có O2.
Lúc 4t: ne = 0,2.4 = 0,8 mol
Catot: nCu = 0,15 ${{n}_{{{H}_{2}}}}$ = 0,25 mol
Anot: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}$ = x mol và nO2 = y mol
Ta có: 2x + 4y = 0,8 và x + y + 0,25 = 5,5a x = 0,2; y = 0,1
${{n}_{CuC{{l}_{2}}}}={{n}_{Cu\ max}}=0,15mol$
Bảo toàn Cl nNaCl = 0,1 mol
Ban đầu: Cu(OH)2: 0,15 mol và NaOH: 0,1 mol m = 18,7 gam.
Lúc t giây: nCu = 0,1 ne trong t giây = 0,2
TH1: Lúc t giây anot đã có O2
Lúc t giây: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}=x;{{n}_{{{O}_{2}}}}=y$
Ta có: 2x + 4y = 0,2 (1) và x + y = a (2)
Lúc 1,75t giây: ne = 1,75.0,2 = 0,35 mol
Catot: ${{n}_{Cu}}=0,15\ mol;\ {{n}_{{{H}_{2}}}}=0,025\ mol$
Anot: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}=x\ mol;\ {{n}_{{{O}_{2}}}}=\left( 0,352x \right)/4$ 0,025 + x + (0,35 – 2x)/4 = 2a (3)
Từ (1), (2), (3) x = 0,025; y = 0,0375; a = 0,0625
Lúc 4t giây: ne = 4.0,2 = 0,8 mol
Catot: ${{n}_{Cu}}=0,15\ mol\to {{n}_{{{H}_{2}}}}\text{= }0,25mol$
Anot: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}$ = 0,025 $\to$ ${{n}_{{{O}_{2}}}}$ = 0,1875 mol
0,25 + 0,025 + 0,1875 = 0,4625 ≠ 5,5a: Vô lí, loại.
TH2: Lúc t giây anot chưa có O2
Lúc t giây: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}$ = a = 0,1 mol
nkhí tại anot trong khoảng 0,75t (tính từ t đến 1,75t) $=2aa{{n}_{{{H}_{2}}}}=0,075$
Với ne = 0,75.0,2 = 0,15, gấp đôi mol khí ở anot nên vẫn chưa có O2.
Lúc 4t: ne = 0,2.4 = 0,8 mol
Catot: nCu = 0,15 ${{n}_{{{H}_{2}}}}$ = 0,25 mol
Anot: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}$ = x mol và nO2 = y mol
Ta có: 2x + 4y = 0,8 và x + y + 0,25 = 5,5a x = 0,2; y = 0,1
${{n}_{CuC{{l}_{2}}}}={{n}_{Cu\ max}}=0,15mol$
Bảo toàn Cl nNaCl = 0,1 mol
Ban đầu: Cu(OH)2: 0,15 mol và NaOH: 0,1 mol m = 18,7 gam.
Đáp án D.