Câu 38THPTChuyên đề: Tính toán điện phân • Lớp 12Sản phẩm và quá trình điện phânVận dụng cao#secondary:CHEM12.L3.ELECTROCHEMISTRY.ELECTROLYSIS_PRODUCTS#curriculum:undetermined
Dung dịch X gồm CuSO và NaCl. Tiến hành điện phân dung dịch X với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện 0,5 A, hiệu suất điện phân là 100\%. Lượng khí sinh ra từ bình điện phân và lượng kim loại Cu sinh ra ở catot theo thời gian điện phân được cho ở bảng sau:
Thời gian điện phân (giây) t t + 17370 3t Lượng khí sinh ra từ bình điện phân (mol) a a + 0,075 4,5a Lượng kim loại Cu sinh ra ở catot (mol) 0,06 0,075 0,075
Số mol NaCl trong X là
Dung dịch X gồm CuSO và NaCl. Tiến hành điện phân dung dịch X với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện 0,5 A, hiệu suất điện phân là 100\%. Lượng khí sinh ra từ bình điện phân và lượng kim loại Cu sinh ra ở catot theo thời gian điện phân được cho ở bảng sau:
Số mol NaCl trong X là
| Thời gian điện phân (giây) | t | t + 17370 | 3t |
| Lượng khí sinh ra từ bình điện phân (mol) | a | a + 0,075 | 4,5a |
| Lượng kim loại Cu sinh ra ở catot (mol) | 0,06 | 0,075 | 0,075 |
Số mol NaCl trong X là
Chọn một phương án bên dưới để kiểm tra đáp án ngay:
Đáp án chính thức: D
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Điện phân CuSO4 + NaCl, điện cực trơ, màng ngăn, I = 0,5 A. Số mol electron mỗi giây: 0,5/96500.
- Tại thời điểm t: Cu ở catot = 0,06 mol → e (catot) = 0,12 mol → t = 0,12·96500/0,5 = 23160 s. Khi Cu còn dư, catot không sinh H2, nên khí a toàn là Cl2 ở anot: a = 0,12/2 = 0,06 mol.
- Cu kết thúc khi e = 2·0,075 = 0,15 mol, tức tại t_end = 28950 s (nằm giữa t và t + 17370), phù hợp bảng: tại t + 17370 (e = 0,21 mol) Cu = 0,075 mol.
- Khoảng t → t + 17370 (Δe = 0,09 mol): catot sinh H2 sau khi Cu kết thúc: e cho H2 = 0,09 − 0,03 = 0,06 → H2 = 0,03 mol. Khí tăng 0,075 → khí anot tăng 0,045 mol với 0,09 mol e → tỉ lệ 2 e/mol khí → toàn bộ là Cl2. Vậy đến t + 17370, Cl2 đã sinh = 0,06 + 0,045 = 0,105 mol.
- Tại 3t = 69480 s: e = 0,36 mol. Catot: H2 = (0,36 − 0,15)/2 = 0,105 mol. Khí anot = 4,5a − 0,105 = 0,27 − 0,105 = 0,165 mol. Gọi Cl2, O2 ở anot: 2n(Cl2) + 4n(O2) = 0,36 và n(Cl2) + n(O2) = 0,165 → n(O2) = 0,015; n(Cl2) = 0,15 mol.
- Vậy n(NaCl) = 2·n(Cl2) = 2·0,15 = 0,30 mol (kiểm tra: Cl2 sinh trước đó 0,105 < 0,15, sau đó Cl2 tiếp tục 0,045 mol rồi mới sinh O2 — nhất quán).
Đáp án: D. 0,30 mol.
Điện phân CuSO4 + NaCl, điện cực trơ, màng ngăn, I = 0,5 A. Số mol electron mỗi giây: 0,5/96500.
- Tại thời điểm t: Cu ở catot = 0,06 mol → e (catot) = 0,12 mol → t = 0,12·96500/0,5 = 23160 s. Khi Cu còn dư, catot không sinh H2, nên khí a toàn là Cl2 ở anot: a = 0,12/2 = 0,06 mol.
- Cu kết thúc khi e = 2·0,075 = 0,15 mol, tức tại t_end = 28950 s (nằm giữa t và t + 17370), phù hợp bảng: tại t + 17370 (e = 0,21 mol) Cu = 0,075 mol.
- Khoảng t → t + 17370 (Δe = 0,09 mol): catot sinh H2 sau khi Cu kết thúc: e cho H2 = 0,09 − 0,03 = 0,06 → H2 = 0,03 mol. Khí tăng 0,075 → khí anot tăng 0,045 mol với 0,09 mol e → tỉ lệ 2 e/mol khí → toàn bộ là Cl2. Vậy đến t + 17370, Cl2 đã sinh = 0,06 + 0,045 = 0,105 mol.
- Tại 3t = 69480 s: e = 0,36 mol. Catot: H2 = (0,36 − 0,15)/2 = 0,105 mol. Khí anot = 4,5a − 0,105 = 0,27 − 0,105 = 0,165 mol. Gọi Cl2, O2 ở anot: 2n(Cl2) + 4n(O2) = 0,36 và n(Cl2) + n(O2) = 0,165 → n(O2) = 0,015; n(Cl2) = 0,15 mol.
- Vậy n(NaCl) = 2·n(Cl2) = 2·0,15 = 0,30 mol (kiểm tra: Cl2 sinh trước đó 0,105 < 0,15, sau đó Cl2 tiếp tục 0,045 mol rồi mới sinh O2 — nhất quán).
Đáp án: D. 0,30 mol.
