Câu hỏi
Điện phân dung dịch X chứa a mol CuSO4 và 0,2 mol KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giây, thu được 2,464 lít khí ở anot (đktc). Nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng thể tích khí thu được ở cả hai điện cực là 5,824 lít (đktc). Biết hiệu suất điện phân 100%, các khí sinh ra không tan trong dung dịch. Giá trị của a là
- A 0,18.
- B 0,15.
- C 0,26.
- D 0,24.
Phương pháp giải:
Bài toán điện phân dung dịch
Các quá trình có thể xảy ra ở 2 điện cực:
+) Catot: Cu2+ + 2e → Cu
2H2O + 2e → 2OH- + H2
+) Anot: 2Cl- → Cl2 + 2e
2H2O → 4H+ + O2 + 4e
=> Biện luận các chất khí có trong hỗn hợp khí thu được trong 2 giai đoạn:
- Khi điện phân trong t giây
- Khi điện phân trong 2t giây
=> Xem H2O có bị điện phân ở các điện cực hay không
- Dựa vào dịnh luật bảo toàn electron trao đổi => số mol Cu2+ => m
Lời giải chi tiết:
Các quá trình có thể xảy ra ở 2 điện cực:
+) Catot: Cu2+ + 2e → Cu
2H2O + 2e → 2OH- + H2
+) Anot: 2Cl- → Cl2 + 2e
2H2O → 4H+ + O2 + 4e
- Khi điện phân trong t giây:
nkhí Anot = 2,464: 22,4 = 0,11 mol
nCl2 = 0,5nCl- = 0,1 mol < 0,11 => Nước đã bị điện phân ở Anot
=> nO2 = nkhí anot – nCl2 = 0,11 – 0,1 = 0,01 mol
=> ne trao đổi = 2nCl2 + 4nO2 = 2.0,1 + 4.0,01 = 0,24 mol
- Khi điện phân trong 2t giây:
=> Số mol electron trao đổi sẽ gấp đôi: ne trao đổi = 2.0,24 = 0,48 mol
+) Tại Anot: nCl2 = 0,1 mol
Có: ne = 2nCl2 + 4nO2 => nO2 = ¼ (0,48 – 2.0,1) = 0,07 mol
=> nkhí Anot = nCl2 + nO2 = 0,1 + 0,07 = 0,17 mol
nkhí = 5,824: 22,4 = 0,26 mol > 0,17 => Nước bị điện phân ở Catot
=> nH2(Catot) = 0,26 – 0,17 = 0,09 mol
- Bảo toàn e: ne trao đổi = 2nCu2+ + 2nH2 = 4nO2 + 2nCl2
=> nCu2+ = ½ (4.0,07 + 2.0,1 – 2.0,09) = 0,15 mol
⟹ nCuSO4 = nCu2+ = 0,15 (mol)
Đáp án B
Câu hỏi trước
