Một trong các phương pháp sử dụng để điều chế khí hydrogen và oxygen là điện phân nước trong dung dịch chất điện li với các điện cực trơ. Chất điện li nào phù hợp cho phản ứng điện phân nước để điều chế khí hydrogen và oxygen?

Điện phân có nhiều ứng dụng trong thực tiễn sản xuất và đời sống như luyện kim, tinh chế kim loại, mạ điện, sản xuất hóa chất…

Một nhóm học sinh nghiên cứu quá trình tinh chế đồng từ một mẫu đồng thô (chứa đồng có hàm lượng x%) bằng phương pháp điện phân và đưa ra giả thuyết "khối lượng mẫu đồng thô giảm bằng khối lượng cathode tăng". Để kiểm chứng giả thuyết, nhóm học sinh thực hiện thí nghiệm sau:
- Nối mẫu đồng thô với một điện cực và miếng đồng tinh khiết với điện cực còn lại của nguồn điện một chiều, rồi nhúng vào bình điện phân chứa một lượng dư dung dịch copper(II) sulfate và sulfuric acid.
- Tiến hành điện phân với cường độ dòng điện 24A. Sau thời gian h giờ, các điện cực được lấy ra, làm khô và đem cân.
- Khối lượng các điện cực trước và sau điện phân được ghi lại trong bảng sau:

Giả sử hiệu suất quá trình điện phân là 100% và phần tạp chất trong mẫu đồng không tham gia vào quá trình điện phân. Biết q = n${}_e$.F = I.t, trong đó q là điện lượng (C), n${}_e$ là số mol electron đi qua dây dẫn, I là cường độ dòng điện (A), t là thời gian điện phân (giây), F = 96500 C/mol)

Quá trình điện phân để mạ đồng lên một chiếc chìa khóa được mô tả trong hình sau:

Trong quá trình điện phân NaCl nóng chảy với các điện cực trơ, ở cathode xảy ra quá trình

Một nhóm học sinh muốn sử dụng phương pháp điện phân để mạ đồng (copper) cho chiếc chìa khóa làm bằng thép (hợp kim Fe-C). Nhóm học sinh đã lấy một đồng xu bằng hợp kim Cu - Zn (trong đó Cu chiếm 95\% về khối lượng). Chuẩn bị dung dịch điện phân là 300mL dung dịch copper (II) sulfate 0,5M.
Nhóm học sinh đưa ra giả thuyết: “Trong cùng một khoảng thời gian điện phân, nếu tăng cường độ dòng điện thì lượng đồng bám lên chìa khóa sẽ tăng”. Để kiểm chứng giả thuyết, nhóm học sinh tiến hành thực nghiệm như sau:

Sau mỗi khoảng thời gian điện phân x phút, lấy ra làm khô, rồi cân để xác định lại khối lượng của chìa khoá. Nhóm học sinh điều chỉnh cường độ dòng điện tăng thêm 0,5A rồi tiếp tục điện phân.
Kết quả thực nghiệm được ghi lại trong bảng sau:

(Giả sử toàn bộ đồng sinh ra bám hết lên chìa khoá, hiệu suất điện phân không thay đổi). Số mol electron mà nguyên tử hoặc ion đã cho hoặc nhận được tính theo công thức $n=\frac{I.t}{F}$. Trong đó, I là cường độ dòng điện (A), t là thời gian (giây), F là hằng số Faraday (96500 C.mol${}^{-1}$).

Một học sinh tiến hành thí nghiệm điện phân 100 mL dung dịch CuSO${}_4$ 0,5M, sử dụng bộ dụng cụ được mô tả như hình bên.



Cho biết trong thí nghiệm: hiệu điện thế được giữ cố định, đảm bảo nước không bị điện phân ở cả hai điện cực, bỏ qua sự bay hơi của nước trong quá trình điện phân. Cho các phát biểu sau: