Google
Câu hỏi: Tiến hành điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO4 và KCl bằng dòng điện một chiều có cường độ 2A (điện cực trơ, có màng ngăn xốp). Kết quả thí nghiệm được ghi trong bảng sau:
Giả sử hiệu suất điện phân 100\%, các khí sinh ra không tan trong dung dịch. Giá trị của m gần nhất với:
A. 18,60.
B. 17,00.
C. 14,70.
D. 16,30.
| Thời gian điện phân (giây) | t | t + 3378 | 2t |
| Tổng số mol khí ở 2 điện cực | a | a + 0,035 | 2,0625a |
| Số mol Cu ở catot | b | b +0,025 | b +0,025 |
A. 18,60.
B. 17,00.
C. 14,70.
D. 16,30.
Thứ tự các phản ứng có thể xảy ra tại các điện cực:
Ta xét lần lượt các mốc thời gian:
Tại $t'=t+3378\left( s \right)$ xét lượng số mol e chênh lệch: $\Delta {{n}_{e}}=\dfrac{It}{F}=\dfrac{2.3378}{96500}=0,07\left( mol \right)$
Tại catot lượng Cu sinh ra thêm:
$\Delta {{n}_{Cu}}=0,025mol\to {{n}_{e\left( Cu \right)}}=0,025.2=0,05\left( mol \right)<0,07\left( mol \right)$
→ Còn 0,02 mol e dùng tạo H2 $\to {{n}_{{{H}_{2}}}}=0,01\left( mol \right)$
Tại anot: ${{n}_{kh\acute{i}}}=0,035-0,01=0,025\left( mol \right)<\dfrac{{{n}_{e}}}{2}$
→ Tại anot còn quá trình điện phân nước tạo ra O2: $\left\{ \begin{aligned}
& C{{l}_{2}}:a \\
& {{O}_{2}}:b \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& a+b=0,025 \\
& 2a+4b=0,07 \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& a=0,015 \\
& b=0,01 \\
\end{aligned} \right.$
Tại t (s) chỉ có quá trình điện phân Cu2+ và Cl- → a = b → t(s) ~ ne = 2a (mol)
Tại 2t (s): ${{n}_{e}}=4a\to Kh\acute{i}\left\{ \begin{aligned}
& Catot:{{H}_{2}}:a-0,025 \\
& Anot:\left\{ \begin{aligned}
& C{{l}_{2}}:a+0,015 \\
& {{O}_{2}}:\dfrac{4a-2.\left( a+0,015 \right)}{4}=\dfrac{a-0,015}{2} \\
\end{aligned} \right. \\
\end{aligned} \right.$
$\to \left( a-0,025 \right)+\left( a+0,015 \right)+\dfrac{a-0,015}{2}=2,0625a\to a=0,04\left( mol \right)$
$\to \left\{ \begin{aligned}
& CuS{{O}_{4}}:a+0,025=0,065 \\
& KCl:0,11 \\
\end{aligned} \right.\to m=18,595\left( gam \right)$
→ Chọn đáp án A.
Catot (cực âm) | Anot (Cực dương) |
| Cu2+ + 2e → Cu (1) 2H2O + 2e → H2↑ + 2OH- (2) | 2Cl- → Cl2↑ + 2e (1') 2H2O → O2↑ + 4H+ + 4e (2') |
Tại $t'=t+3378\left( s \right)$ xét lượng số mol e chênh lệch: $\Delta {{n}_{e}}=\dfrac{It}{F}=\dfrac{2.3378}{96500}=0,07\left( mol \right)$
Tại catot lượng Cu sinh ra thêm:
$\Delta {{n}_{Cu}}=0,025mol\to {{n}_{e\left( Cu \right)}}=0,025.2=0,05\left( mol \right)<0,07\left( mol \right)$
→ Còn 0,02 mol e dùng tạo H2 $\to {{n}_{{{H}_{2}}}}=0,01\left( mol \right)$
Tại anot: ${{n}_{kh\acute{i}}}=0,035-0,01=0,025\left( mol \right)<\dfrac{{{n}_{e}}}{2}$
→ Tại anot còn quá trình điện phân nước tạo ra O2: $\left\{ \begin{aligned}
& C{{l}_{2}}:a \\
& {{O}_{2}}:b \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& a+b=0,025 \\
& 2a+4b=0,07 \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& a=0,015 \\
& b=0,01 \\
\end{aligned} \right.$
Tại t (s) chỉ có quá trình điện phân Cu2+ và Cl- → a = b → t(s) ~ ne = 2a (mol)
Tại 2t (s): ${{n}_{e}}=4a\to Kh\acute{i}\left\{ \begin{aligned}
& Catot:{{H}_{2}}:a-0,025 \\
& Anot:\left\{ \begin{aligned}
& C{{l}_{2}}:a+0,015 \\
& {{O}_{2}}:\dfrac{4a-2.\left( a+0,015 \right)}{4}=\dfrac{a-0,015}{2} \\
\end{aligned} \right. \\
\end{aligned} \right.$
$\to \left( a-0,025 \right)+\left( a+0,015 \right)+\dfrac{a-0,015}{2}=2,0625a\to a=0,04\left( mol \right)$
$\to \left\{ \begin{aligned}
& CuS{{O}_{4}}:a+0,025=0,065 \\
& KCl:0,11 \\
\end{aligned} \right.\to m=18,595\left( gam \right)$
→ Chọn đáp án A.
Đáp án A.