Câu 40THPTChuyên 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 dung dịch X gồm Cu(NO₃)₂ và NaCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi I = 2,5A. Sau t giây, thu được 7,68 gam kim loại ở catot, dung dịch Y (vẫn còn màu xanh) và hỗn hợp khí ở anot có tỉ khối so với H₂ bằng 25,75. Mặt khác, nếu điện phân X trong thời gian 12352 giây thì tổng số mol khí thu được ở hai điện cực là 0,11 mol. Giả thiết hiệu suất điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong nước và nước không bay hơi trong quá trình điện phân. Số mol ion Cu²⁺ trong Y là
Điện phân dung dịch X gồm Cu(NO₃)₂ và NaCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi I = 2,5A. Sau t giây, thu được 7,68 gam kim loại ở catot, dung dịch Y (vẫn còn màu xanh) và hỗn hợp khí ở anot có tỉ khối so với H₂ bằng 25,75. Mặt khác, nếu điện phân X trong thời gian 12352 giây thì tổng số mol khí thu được ở hai điện cực là 0,11 mol. Giả thiết hiệu suất điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong nước và nước không bay hơi trong quá trình điện phân. Số mol ion Cu²⁺ trong Y là
Chọn một phương án bên dưới để kiểm tra đáp án ngay:
Đáp án chính thức: C
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Điện phân với điện cực trơ, màng ngăn: catot khử Cu²⁺ trước (dung dịch còn màu xanh nên Cu²⁺ dư, catot chỉ có Cu), anot oxi hóa Cl⁻ trước rồi đến nước.
Lần 1: n_Cu = 7,68/64 = 0,12 mol → e catot = 0,24 mol. Anot: gọi n_Cl₂ = a, n_O₂ = b, M hỗn hợp = 25,75×2 = 51,5 → (71a + 32b)/(a+b) = 51,5 → a = b. Bảo toàn electron anot: 2a + 4b = 0,24 → a = b = 0,04 mol. Vậy Cl⁻ ban đầu chỉ đủ 0,08 mol (cạn trước khi hết điện lượng lần 1 vì nếu Cl⁻ ≥ 0,12 mol thì Cl₂ = 0,12 ≠ O₂ = 0). Suy ra n_NaCl = 0,04 mol Cl₂ → m_Cl⁻ = 0,08 mol.
Lần 2 (t = 12352 s): tổng e = (12352×2,5)/96500 = 0,32 mol. Anot: Cl₂ = 0,04 mol (hết Cl⁻), O₂ = (0,32 − 0,08)/4 = 0,06 mol. Tổng khí anot = 0,10 mol → khí catot (H₂) = 0,11 − 0,10 = 0,01 mol → e cho H₂ = 0,02 mol → e cho Cu = 0,30 mol → n_Cu²⁺ ban đầu = 0,15 mol (> 0,12, phù hợp còn màu xanh).
Số mol Cu²⁺ trong Y = 0,15 − 0,12 = 0,03 mol. Đáp án C, khớp đáp án nguồn.
Điện phân với điện cực trơ, màng ngăn: catot khử Cu²⁺ trước (dung dịch còn màu xanh nên Cu²⁺ dư, catot chỉ có Cu), anot oxi hóa Cl⁻ trước rồi đến nước.
Lần 1: n_Cu = 7,68/64 = 0,12 mol → e catot = 0,24 mol. Anot: gọi n_Cl₂ = a, n_O₂ = b, M hỗn hợp = 25,75×2 = 51,5 → (71a + 32b)/(a+b) = 51,5 → a = b. Bảo toàn electron anot: 2a + 4b = 0,24 → a = b = 0,04 mol. Vậy Cl⁻ ban đầu chỉ đủ 0,08 mol (cạn trước khi hết điện lượng lần 1 vì nếu Cl⁻ ≥ 0,12 mol thì Cl₂ = 0,12 ≠ O₂ = 0). Suy ra n_NaCl = 0,04 mol Cl₂ → m_Cl⁻ = 0,08 mol.
Lần 2 (t = 12352 s): tổng e = (12352×2,5)/96500 = 0,32 mol. Anot: Cl₂ = 0,04 mol (hết Cl⁻), O₂ = (0,32 − 0,08)/4 = 0,06 mol. Tổng khí anot = 0,10 mol → khí catot (H₂) = 0,11 − 0,10 = 0,01 mol → e cho H₂ = 0,02 mol → e cho Cu = 0,30 mol → n_Cu²⁺ ban đầu = 0,15 mol (> 0,12, phù hợp còn màu xanh).
Số mol Cu²⁺ trong Y = 0,15 − 0,12 = 0,03 mol. Đáp án C, khớp đáp án nguồn.
