Chỉ báo: HH3.1
Cấp độ: Vận Dụng
Yêu cầu cần đạt: – Thực hiện được thí nghiệm điện phân dung dịch copper(II) sulfate, dung dịch sodium chloride (tự chế tạo nước Javel để tẩy rửa).
Nội dung: Điện phân 200 mL dung dịch $CuS{O}_4$ nồng độ x mol/L với điện cực trơ. Sau một thời gian thu được dung dịch Y vẫn còn màu xanh, có khối lượng giảm 8 g so với dung dịch ban đầu. Cho 16,8 g bột sắt vào Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 12,4 g kim loại. Giá trị của x là bao nhiêu?

Hướng dẫn (nguồn: trang 41, đáp án bảng PHẦN III trang 34):
→ Chọn 1,25

Cathode (-): $C{u}^{2+}$, $H_{2}O$ — Anode (+): $S{O}_4^{2-}$, $H_{2}O$
$C{u}^{2+}+2e\to Cu$; $2H_{2}O\to O_2+4H^{+}+4e$

Vì dung dịch Y vẫn còn màu xanh nên $C{u}^{2+}$ chưa điện phân hết.
Khối lượng dung dịch giảm = khối lượng Cu sinh ra + khối lượng khí $O_2$ thoát ra.
Gọi số mol $C{u}^{2+}$ bị điện phân là a. Ta có $64a+16a=8\Rightarrow a=0,1$ mol.

Cho Fe vào Y:
$Fe+H_{2}S{O}_4\to FeS{O}_4+H_2$
$Fe+CuS{O}_4\to Cu+FeS{O}_4$

Số mol Fe tham gia phản ứng = số mol $H_{2}S{O}_4$ + số mol $CuS{O}_4$ dư. Gọi b là số mol $CuS{O}_4$ chưa bị điện phân.
Theo định luật bảo toàn khối lượng: khối lượng kim loại sau phản ứng = 16,8 g – khối lượng Fe phản ứng + khối lượng Cu sinh ra.
Hay $16,8-56(b+0,1)+64b=12,4\Rightarrow b=0,15$ mol.

Tổng số mol $CuS{O}_4=a+b=0,25$ mol.
Vậy $x=\frac{0,25}{0,2}=1,25$.