Câu hỏi
Điện phân dung dịch X chứa hỗn hợp gồm CuSO4 và NaCl (tỉ lệ mol tương ứng 1:3) với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi 2A. Sau thời gian điện phân t (giờ) thu được dung dịch Y (chứa 2 chất tan) có khối lượng giảm 12,45 gam so với dung dịch X. Dung dịch Y phản ứng vừa hết với 3,06 gam Al2O3. Bỏ qua sự hòa tan của khí trong nước và sự bay hơi của nước, hiệu suất điện phân 100%. Giá trị của t gần nhất với giá trị nào sau đây?
- A 3,5
- B 4,7
- C 4,2
- D 5,6
Phương pháp giải:
Gọi số mol của CuSO4 và NaCl lần lượt là x và 3x (mol)
Thứ tự điện phân các chất tại catot và anot
Tại catot: Tại anot:
Cu2+ +2e → Cu↓ 2Cl- → Cl2 + 2e
2H2O + 2e → 2OH- + H2 2H2O → 4H+ + O2↑ + 4e
Vì nCl- = 3nCu2+ và chất tan thu được hòa tan được Al2O3 => Cl- điện phân hết.
2 chất tan thu được là Na2SO4 : x ( mol) ; NaOH: (3x – 2x) = x (mol)
2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2O
0,06 ← 0,03 (mol)
=> x = nNaOH = 0,06 (mol)
Tại catot: Cu: 0,06 mol; nH2 = a (mol)
Tại anot: Cl2: 0,09 mol; nO2 = b (mol)
\(\left\{ \matrix{
\sum {{n_{e\,nhuong}}\, = \sum {n{\,_{e\,nhan}}} } \hfill \cr
{m_{giam}}\, = {m_{Cu}} + {m_{C{l_2}}} + {m_{{H_2}}} + {m_{{O_2}}} \hfill \cr} \right. = > \left\{ \matrix{
a = ? \hfill \cr
b = ? \hfill \cr} \right.\)
=> ∑ ne = ? (mol)
Áp dung CT ta có: ne = It/F => t = ? (giờ)
Lời giải chi tiết:
Gọi số mol của CuSO4 và NaCl lần lượt là x và 3x (mol)
Thứ tự điện phân các chất tại catot và anot
Tại catot: Tại anot:
Cu2+ +2e → Cu↓ 2Cl- → Cl2 + 2e
2H2O + 2e → 2OH- + H2 2H2O → 4H+ + O2↑ + 4e
Vì nCl- = 3nCu2+ và chất tan thu được hòa tan được Al2O3 => Cl- điện phân hết.
2 chất tan thu được là Na2SO4 : x ( mol) ; NaOH: (3x – 2x) = x (mol)
2NaOH + Al2O3 → 2NaAlO2 + H2O
0,06 ← 0,03 (mol)
=> x = nNaOH = 0,06 (mol)
Tại catot: Cu: 0,06 mol; nH2 = a (mol)
Tại anot: Cl2: 0,09 mol; nO2 = b (mol)
\(\left\{ \matrix{
\sum {{n_{e\,nhuong}}\, = \sum {n{\,_{e\,nhan}}} } \hfill \cr
{m_{giam}}\, = {m_{Cu}} + {m_{C{l_2}}} + {m_{{H_2}}} + {m_{{O_2}}} \hfill \cr} \right. = > \left\{ \matrix{
0,06.2 + 2a = 0,09.2 + 4b \hfill \cr
0,06.64 + 0,09.71 + 2a + 32b = 12,45 \hfill \cr} \right. = > \left\{ \matrix{
a = 0,15 \hfill \cr
b = 0,06 \hfill \cr} \right.\)
=> ∑ ne = 0,06.2 + 2.0,15 = 0,42 (mol)
Áp dung CT ta có: ne = It/F => t = 0,42.96500/2 = 20265 (s) = 5,63 (giờ)
Gần nhất với 5,6 giờ
Đáp án D
Câu hỏi trước
