Google
Câu hỏi: Tiến hành điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 và b mol NaCl bằng dòng điện một chiều có cường độ 2A (điện cực trơ, màng ngăn xốp, hiệu suất điện phân 100%, bỏ qua sự hòa tan của khí trong nước và sự bay hơi của nước). Gọi V là tổng thể tích khí (đktc) thoát ra ở cả hai điện cực. Quá trình điện phân được mô tả theo đồ thị sau:
Tỉ lệ a : b là:
A. 2 : 5.
B. 1 : 3.
C. 3 : 8.
D. 1 : 2.
A. 2 : 5.
B. 1 : 3.
C. 3 : 8.
D. 1 : 2.
Nhìn vào đồ thị, ta tấy quá trình điện phân gồm 3 giai đoạn.
* Giai đoạn 1:
Catot: $C{{u}^{2+}}+2e\xrightarrow{{}}Cu$, Anot: $2C{{l}^{-}}\xrightarrow{{}}C{{l}_{2}}+2e$.
$\to $ 2 mol e ứng với 1 mol khí sinh ra ở cả hai điện cực.
* Giai đoạn 2: Có hai trường hợp xảy ra.
+ Trường hợp 1: $C{{l}^{-}}$ bị điện phân hết trước Cu2+.
Catot: $C{{u}^{2+}}+2e\xrightarrow{{}}Cu$ ; Anot: ${{H}_{2}}O\xrightarrow{{}}2{{H}^{+}}+0,5{{O}_{2}}+2e$
$\to $ 2 mol e ứng với 0,5 mol khí sinh ra ở cả hai điện cực.
+ Trường hợp 2: Cu2+ bị điện phân hết trước $C{{l}^{-}}$.
Catot: $2{{H}_{2}}O+2e\to 2O{{H}^{-}}+1{{H}_{2}}$ ; Anot: $2C{{l}^{-}}\to 1C{{l}_{2}}+2e$
$\to $ 2 mol e ứng với 2 mol khí sinh ra ở cả hai điện cực.
Nhìn vào đường gấp khúc của đồ thị, ta thấy đoạn hai dốc hơn đoạn một, do đó trường hợp xảy ra là trường hợp 2.
Số mol Cl2 thu được trong giai đoạn 1 là a. Gọi x là số mol Cl2 thu được từ khi Cu2+ bị điện phân hết cho đến thời điểm t1 = 4825s.
Ta có hệ: $\left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{e(1)}}=2a+2x=\dfrac{2.4825}{96500} \\
& {{n}_{kh\acute{i}(1)}}=a+2x=\dfrac{1,344}{22,4} \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& a=0,04 \\
& x=0,01 \\
\end{aligned} \right.$
* Giai đoạn 3: ${{H}_{2}}O\xrightarrow{{}}{{H}_{2}}+0,5{{O}_{2}}$
Gọi y là số mol Cl2 thu được trong giai đoạn 2, z là số mol H2O bị điện phân cho đến thời điểm ${{t}_{2}}=7720s.$
Ta có hệ: $\left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{e(2)}}=2.0,04+2y+2z=\dfrac{2.7720}{96500} \\
& {{n}_{kh\acute{i}(2)}}=0,04+2y+1,5z=\dfrac{2,464}{22,4} \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& y=0,02 \\
& z=0,02 \\
\end{aligned} \right.$
$\xrightarrow{BTBT.Cl}b=2.0,04+2.0,02=0,12\to a:b=0,04:0,12=1:3$
* Giai đoạn 1:
Catot: $C{{u}^{2+}}+2e\xrightarrow{{}}Cu$, Anot: $2C{{l}^{-}}\xrightarrow{{}}C{{l}_{2}}+2e$.
$\to $ 2 mol e ứng với 1 mol khí sinh ra ở cả hai điện cực.
* Giai đoạn 2: Có hai trường hợp xảy ra.
+ Trường hợp 1: $C{{l}^{-}}$ bị điện phân hết trước Cu2+.
Catot: $C{{u}^{2+}}+2e\xrightarrow{{}}Cu$ ; Anot: ${{H}_{2}}O\xrightarrow{{}}2{{H}^{+}}+0,5{{O}_{2}}+2e$
$\to $ 2 mol e ứng với 0,5 mol khí sinh ra ở cả hai điện cực.
+ Trường hợp 2: Cu2+ bị điện phân hết trước $C{{l}^{-}}$.
Catot: $2{{H}_{2}}O+2e\to 2O{{H}^{-}}+1{{H}_{2}}$ ; Anot: $2C{{l}^{-}}\to 1C{{l}_{2}}+2e$
$\to $ 2 mol e ứng với 2 mol khí sinh ra ở cả hai điện cực.
Nhìn vào đường gấp khúc của đồ thị, ta thấy đoạn hai dốc hơn đoạn một, do đó trường hợp xảy ra là trường hợp 2.
Số mol Cl2 thu được trong giai đoạn 1 là a. Gọi x là số mol Cl2 thu được từ khi Cu2+ bị điện phân hết cho đến thời điểm t1 = 4825s.
Ta có hệ: $\left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{e(1)}}=2a+2x=\dfrac{2.4825}{96500} \\
& {{n}_{kh\acute{i}(1)}}=a+2x=\dfrac{1,344}{22,4} \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& a=0,04 \\
& x=0,01 \\
\end{aligned} \right.$
* Giai đoạn 3: ${{H}_{2}}O\xrightarrow{{}}{{H}_{2}}+0,5{{O}_{2}}$
Gọi y là số mol Cl2 thu được trong giai đoạn 2, z là số mol H2O bị điện phân cho đến thời điểm ${{t}_{2}}=7720s.$
Ta có hệ: $\left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{e(2)}}=2.0,04+2y+2z=\dfrac{2.7720}{96500} \\
& {{n}_{kh\acute{i}(2)}}=0,04+2y+1,5z=\dfrac{2,464}{22,4} \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& y=0,02 \\
& z=0,02 \\
\end{aligned} \right.$
$\xrightarrow{BTBT.Cl}b=2.0,04+2.0,02=0,12\to a:b=0,04:0,12=1:3$
Đáp án B.