Google
Câu hỏi: Tiến hành điện phân dung dịch X chứa hỗn hợp CuSO4 và KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp) với cường độ dòng điện không đổi thu được kết quả như bảng sau:
Giả sử hiệu suất của phản ứng điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong nước và nước không bay hơi trong quá trình điện phân. Giá trị của V là
A. 3,584
B. 3,136
C. 2,912
D. 3,36
| Thời gian điện phân (giây) | Tổng số chất khí thoát ra ở hai điện cực | Tổng thể tích khí thoát ra ở hai điện cực (lít) |
| t | 1 | 1,344 |
| 2t | 2 | 2,24 |
| 3t | x | V |
| 4t | 3 | 5,152 |
A. 3,584
B. 3,136
C. 2,912
D. 3,36
Tại t (s): ${{n}_{C{{l}_{2}}}}=0,06\ mol\to {{n}_{\text{e trao doi (t)}}}=0,12\ mol$
Tại 2t (s): ${{n}_{\text{e trao doi (2t)}}}=2.0,12=0,24\ mol\to {{n}_{\text{khi thoat ra o hai dien cuc}}}=0,1\ mol$
Ta thấy: $2{{n}_{C{{l}_{2}}(t)}}=2.0,06=0,12\ mol\ne 0,1\ mol\to $ Hai khí thoát ra là Cl2 và O2.
Ta có hệ phương trình: $\left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{C{{l}_{2}}}}+{{n}_{{{O}_{2}}}}=0,1\ mol \\
& 2{{n}_{C{{l}_{2}}}}+4{{n}_{{{O}_{2}}}}=0,24\ mol \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{C{{l}_{2}}}}=0,08\ mol \\
& {{n}_{{{O}_{2}}}}=0,02\ mol \\
\end{aligned} \right.$
Bảo toàn nguyên tố Cl: ${{n}_{KCl}}=2.0,08=0,16\ mol$
Tại 4t (s): ${{n}_{\text{e trao doi (4t)}}}=4.0,12=0,48\ mol;{{\text{n}}_{\text{khi thoat ra o hai dien cuc}}}=0,023\ mol$
Tại anot: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}=\dfrac{0,16}{2}=0,08\ mol$
Bảo toàn electron: ${{n}_{e\text{ trao doi (4t)}}}=2{{n}_{C{{l}_{2}}}}+4{{n}_{{{O}_{2}}}}\to {{n}_{{{O}_{2}}}}=\dfrac{0,48-2.0,08}{4}=0,08\ mol$
Tại catot: ${{n}_{{{H}_{2}}}}=0,023-0,08-0,08=0,07\ mol$
Bảo toàn electron: ${{n}_{\text{e trao doi (4t)}}}=2{{n}_{{{H}_{2}}}}+2{{n}_{Cu}}\to {{n}_{Cu}}=\dfrac{0,48-2.0,07}{2}=0,17\ mol$
Bảo toàn ngueyen tố Cu: ${{n}_{CuS{{O}_{4}}}}=0,17\ mol$
Tại 3t (s): ${{n}_{\text{e trao doi (3t)}}}=3.0,12=0,36\ mol>2{{n}_{CuS{{O}_{4}}}}=2.0,17=0,34\ mol$
→ Có khí thoát ra ở hai điện cực.
Tại catot: ${{n}_{{{H}_{2}}}}=\dfrac{0,36-2.0,17}{2}=0,01\ mol$
Tại anot: $\left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{C{{l}_{2}}}}=\dfrac{0,16}{2}=0,08\ mol \\
& {{n}_{{{O}_{2}}}}=\dfrac{0,36-2.0,08}{4}=0,05\ mol \\
\end{aligned} \right.$
$\to V=22,4.({{n}_{{{H}_{2}}}}+{{n}_{C{{l}_{2}}}}+{{n}_{{{O}_{2}}}})=22,4.(0,01+0,08+0,05)=3,136$ lít.
Tại 2t (s): ${{n}_{\text{e trao doi (2t)}}}=2.0,12=0,24\ mol\to {{n}_{\text{khi thoat ra o hai dien cuc}}}=0,1\ mol$
Ta thấy: $2{{n}_{C{{l}_{2}}(t)}}=2.0,06=0,12\ mol\ne 0,1\ mol\to $ Hai khí thoát ra là Cl2 và O2.
Ta có hệ phương trình: $\left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{C{{l}_{2}}}}+{{n}_{{{O}_{2}}}}=0,1\ mol \\
& 2{{n}_{C{{l}_{2}}}}+4{{n}_{{{O}_{2}}}}=0,24\ mol \\
\end{aligned} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{C{{l}_{2}}}}=0,08\ mol \\
& {{n}_{{{O}_{2}}}}=0,02\ mol \\
\end{aligned} \right.$
Bảo toàn nguyên tố Cl: ${{n}_{KCl}}=2.0,08=0,16\ mol$
Tại 4t (s): ${{n}_{\text{e trao doi (4t)}}}=4.0,12=0,48\ mol;{{\text{n}}_{\text{khi thoat ra o hai dien cuc}}}=0,023\ mol$
Tại anot: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}=\dfrac{0,16}{2}=0,08\ mol$
Bảo toàn electron: ${{n}_{e\text{ trao doi (4t)}}}=2{{n}_{C{{l}_{2}}}}+4{{n}_{{{O}_{2}}}}\to {{n}_{{{O}_{2}}}}=\dfrac{0,48-2.0,08}{4}=0,08\ mol$
Tại catot: ${{n}_{{{H}_{2}}}}=0,023-0,08-0,08=0,07\ mol$
Bảo toàn electron: ${{n}_{\text{e trao doi (4t)}}}=2{{n}_{{{H}_{2}}}}+2{{n}_{Cu}}\to {{n}_{Cu}}=\dfrac{0,48-2.0,07}{2}=0,17\ mol$
Bảo toàn ngueyen tố Cu: ${{n}_{CuS{{O}_{4}}}}=0,17\ mol$
Tại 3t (s): ${{n}_{\text{e trao doi (3t)}}}=3.0,12=0,36\ mol>2{{n}_{CuS{{O}_{4}}}}=2.0,17=0,34\ mol$
→ Có khí thoát ra ở hai điện cực.
Tại catot: ${{n}_{{{H}_{2}}}}=\dfrac{0,36-2.0,17}{2}=0,01\ mol$
Tại anot: $\left\{ \begin{aligned}
& {{n}_{C{{l}_{2}}}}=\dfrac{0,16}{2}=0,08\ mol \\
& {{n}_{{{O}_{2}}}}=\dfrac{0,36-2.0,08}{4}=0,05\ mol \\
\end{aligned} \right.$
$\to V=22,4.({{n}_{{{H}_{2}}}}+{{n}_{C{{l}_{2}}}}+{{n}_{{{O}_{2}}}})=22,4.(0,01+0,08+0,05)=3,136$ lít.
Đáp án B.