Câu 33THPTChuyên đề: Tính toán điện phân • Lớp 12Sản phẩm và quá trình điện phânVận dụng cao#secondary:CHEM12.L3.ELECTROCHEMISTRY.ELECTROLYSIS_PRODUCTS#curriculum:undetermined
Điện phân (điện cực trơ, màng ngăn xốp) dung dịch gồm CuSO và NaCl (tỉ lệ mol tương ứng 1 : 3) với cường độ dòng điện 1,34A. Sau thời gian t giờ, thu được dung dịch Y (chứa hai chất tan) có khối lượng giảm 10,375 gam so với dung dịch ban đầu. Cho bột Al dư vào Y, thu được 1,68 lít khí H (đktc). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, hiệu suất điện phân 100\%, bỏ qua sự hòa tan của khí trong nước và sự bay hơi của nước. Giá trị của t là
Điện phân (điện cực trơ, màng ngăn xốp) dung dịch gồm CuSO và NaCl (tỉ lệ mol tương ứng 1 : 3) với cường độ dòng điện 1,34A. Sau thời gian t giờ, thu được dung dịch Y (chứa hai chất tan) có khối lượng giảm 10,375 gam so với dung dịch ban đầu. Cho bột Al dư vào Y, thu được 1,68 lít khí H (đktc). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, hiệu suất điện phân 100\%, bỏ qua sự hòa tan của khí trong nước và sự bay hơi của nước. Giá trị của t là
Chọn một phương án bên dưới để kiểm tra đáp án ngay:
Đáp án chính thức: A
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Gọi số mol CuSO = a, NaCl = 3a. Điện phân với điện cực trơ, màng ngăn xốp:
- Cathode: Cu + 2e → Cu (cần 2a mol e), sau đó 2HO + 2e → H + 2OH.
- Anode: 2Cl → Cl + 2e (cần 3a mol e), sau đó 2HO → O + 4H + 4e.
Gọi tổng số mol electron truyền qua là Q (với 2a < Q và Q > 3a). Khi đó:
- OH sinh ra ở cathode: Q − 2a (mol); H sinh ra ở anode: Q − 3a (mol). Chúng trung hòa nhau, phần OH dư = (Q − 2a) − (Q − 3a) = a (mol).
- Dung dịch Y chứa hai chất tan: NaSO (a mol) và NaOH (a mol).
Cho Al dư vào Y, chỉ NaOH phản ứng sinh H: 2Al + 2NaOH + 2HO → 2NaAlO + 3H.
n(H) = 1,68/22,4 = 0,075 mol ⇒ n(NaOH) = 0,075 · 2/3 = 0,05 mol ⇒ a = 0,05 mol.
Khối lượng dung dịch giảm = khối lượng Cu + Cl + H + O₂ rời khỏi dung dịch:
- m(Cu) = 64 · 0,05 = 3,2 g
- m(Cl) = 71 · 1,5 · 0,05 = 5,325 g
- m(H) = 2 · (Q − 2a)/2 = Q − 0,1 (g)
- m(O) = 32 · (Q − 3a)/4 = 8(Q − 0,15) (g)
Tổng: 3,2 + 5,325 + (Q − 0,1) + 8(Q − 0,15) = 10,375
⇒ 9Q + 8,525 − 0,1 − 1,2 = 10,375 ⇒ 9Q = 3,15... kiểm tra lại: 3,2 + 5,325 = 8,525; 8,525 − 0,1 − 1,2 = 7,225; 10,375 − 7,225 = 3,15 ⇒ Q = 0,35 mol e? Tính lại hệ số: m(H) + m(O) = (Q − 0,1) + 8Q − 1,2 = 9Q − 1,3. Vậy 8,525 + 9Q − 1,3 = 10,375 ⇒ 9Q = 3,15 ⇒ Q = 0,35 mol electron.
Kiểm tra: Q = 0,35 > 3a = 0,15 ✓. m(H) = 0,25 g (0,125 mol), m(O) = 8 · 0,2 = 1,6 g (0,05 mol). Tổng: 3,2 + 5,325 + 0,25 + 1,6 = 10,375 g ✓.
Thời gian điện phân: Q = I·t/96500 ⇒ t = 0,35 · 96500/1,34 = 25205 s ≈ 7 giờ.
Vậy t = 7, đáp án A.
Gọi số mol CuSO = a, NaCl = 3a. Điện phân với điện cực trơ, màng ngăn xốp:
- Cathode: Cu + 2e → Cu (cần 2a mol e), sau đó 2HO + 2e → H + 2OH.
- Anode: 2Cl → Cl + 2e (cần 3a mol e), sau đó 2HO → O + 4H + 4e.
Gọi tổng số mol electron truyền qua là Q (với 2a < Q và Q > 3a). Khi đó:
- OH sinh ra ở cathode: Q − 2a (mol); H sinh ra ở anode: Q − 3a (mol). Chúng trung hòa nhau, phần OH dư = (Q − 2a) − (Q − 3a) = a (mol).
- Dung dịch Y chứa hai chất tan: NaSO (a mol) và NaOH (a mol).
Cho Al dư vào Y, chỉ NaOH phản ứng sinh H: 2Al + 2NaOH + 2HO → 2NaAlO + 3H.
n(H) = 1,68/22,4 = 0,075 mol ⇒ n(NaOH) = 0,075 · 2/3 = 0,05 mol ⇒ a = 0,05 mol.
Khối lượng dung dịch giảm = khối lượng Cu + Cl + H + O₂ rời khỏi dung dịch:
- m(Cu) = 64 · 0,05 = 3,2 g
- m(Cl) = 71 · 1,5 · 0,05 = 5,325 g
- m(H) = 2 · (Q − 2a)/2 = Q − 0,1 (g)
- m(O) = 32 · (Q − 3a)/4 = 8(Q − 0,15) (g)
Tổng: 3,2 + 5,325 + (Q − 0,1) + 8(Q − 0,15) = 10,375
⇒ 9Q + 8,525 − 0,1 − 1,2 = 10,375 ⇒ 9Q = 3,15... kiểm tra lại: 3,2 + 5,325 = 8,525; 8,525 − 0,1 − 1,2 = 7,225; 10,375 − 7,225 = 3,15 ⇒ Q = 0,35 mol e? Tính lại hệ số: m(H) + m(O) = (Q − 0,1) + 8Q − 1,2 = 9Q − 1,3. Vậy 8,525 + 9Q − 1,3 = 10,375 ⇒ 9Q = 3,15 ⇒ Q = 0,35 mol electron.
Kiểm tra: Q = 0,35 > 3a = 0,15 ✓. m(H) = 0,25 g (0,125 mol), m(O) = 8 · 0,2 = 1,6 g (0,05 mol). Tổng: 3,2 + 5,325 + 0,25 + 1,6 = 10,375 g ✓.
Thời gian điện phân: Q = I·t/96500 ⇒ t = 0,35 · 96500/1,34 = 25205 s ≈ 7 giờ.
Vậy t = 7, đáp án A.
