Câu 150THPTChuyên đề: Sản phẩm và quá trình điện phân • Lớp 12Tính toán điện phânVận dụng#secondary:CHEM12.L3.ELECTROCHEMISTRY.ELECTROLYSIS_CALCULATION#curriculum:undetermined
Trong công nghiệp, xút (sodium hydroxide) được sản xuất bằng phương pháp điện phân dung dịch sodium chloride có màng ngăn xốp. Bằng phương pháp này, người ta cũng thu được khí chlorine. Chất khí này được làm khô (loại hơi nước) rồi hoá lỏng để làm nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp chế biến và sản xuất hoá chất.
Từ quá trình điện phân nêu trên, một lượng chlorine và hydrogen sinh ra được tận dụng để sản xuất hydrochloric acid đặc thương phẩm (32%, D = 1,153 g/mL ở 30 °C).
Một nhà máy với quy mô sản xuất 200 tấn xút mỗi ngày thì đồng thời sản xuất được bao nhiêu m acid thương phẩm trên. Biết rằng, tại nhà máy này, 60% khối lượng chlorine sinh ra được dùng tổng hợp hydrochloric acid và hiệu suất của toàn bộ quá trình từ chlorine đến acid thương phẩm đạt 80% về khối lượng.
Trong công nghiệp, xút (sodium hydroxide) được sản xuất bằng phương pháp điện phân dung dịch sodium chloride có màng ngăn xốp. Bằng phương pháp này, người ta cũng thu được khí chlorine. Chất khí này được làm khô (loại hơi nước) rồi hoá lỏng để làm nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp chế biến và sản xuất hoá chất.
Từ quá trình điện phân nêu trên, một lượng chlorine và hydrogen sinh ra được tận dụng để sản xuất hydrochloric acid đặc thương phẩm (32%, D = 1,153 g/mL ở 30 °C).
Một nhà máy với quy mô sản xuất 200 tấn xút mỗi ngày thì đồng thời sản xuất được bao nhiêu m acid thương phẩm trên. Biết rằng, tại nhà máy này, 60% khối lượng chlorine sinh ra được dùng tổng hợp hydrochloric acid và hiệu suất của toàn bộ quá trình từ chlorine đến acid thương phẩm đạt 80% về khối lượng.
Từ quá trình điện phân nêu trên, một lượng chlorine và hydrogen sinh ra được tận dụng để sản xuất hydrochloric acid đặc thương phẩm (32%, D = 1,153 g/mL ở 30 °C).
Một nhà máy với quy mô sản xuất 200 tấn xút mỗi ngày thì đồng thời sản xuất được bao nhiêu m acid thương phẩm trên. Biết rằng, tại nhà máy này, 60% khối lượng chlorine sinh ra được dùng tổng hợp hydrochloric acid và hiệu suất của toàn bộ quá trình từ chlorine đến acid thương phẩm đạt 80% về khối lượng.
Các mệnh đề Đúng / Sai:
a)
Có thể dùng sulfuric acid đặc làm khô khí chlorine thoát ra.
b)
Trong thí nghiệm điện phân thì Cl sẽ thoát ra tại cực catode.
c)
Phương trình điện phân của NaCl là .
d)
Giá trị của m là 237 m (cho phép làm tròn đến hàng đơn vị).
Đáp án chính thức: a:Đ,b:S,c:Đ,d:Đ
Hướng dẫn giải chi tiết
a) Đúng vì làm khô có nghĩa là sử dụng chất có tính hút ẩm để hút nước trong hỗn hợp nhưng không phản ứng với chất được làm khô. Ở đây người ta thu khí Cl₂ có lẫn hơi nước nên cần tìm chất không tác dụng được với Cl₂, đáp án H₂SO₄ là phù hợp.
b) Sai vì Cl₂ sẽ thoát ra ở anode.
c) Đúng.
d) Đúng vì: theo đề sản xuất 200 tấn xút nên ta có số mol NaOH là 200.10⁶/40 = 5.10⁶ mol. Phương trình điện phân: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂. Ta có: n_H₂ = n_Cl₂ = n_NaOH/2 = 5.10⁶/2 = 2,5.10⁶ mol. Theo đề thì chỉ có 60% lượng Cl₂ dùng sản xuất acid nên ta có lượng Cl₂ đem sản xuất là 2,5.10⁶ × 60% = 1,5.10⁶ mol. Phương trình điều chế acid từ H₂ và Cl₂: H₂ + Cl₂ → 2HCl. Số mol HCl được tạo thành: n_HCl = 1,5.10⁶ × 2 = 3.10⁶ mol → với H = 80% → n_HCl = 3.10⁶ × 80% = 2,4.10⁶ mol. Khối lượng acid thương phẩm thu được: m_HCl = 2,4.10⁶ × 36,5 = 87,6.10⁶ gam ⇒ m_ddHCl = 87,6.10⁶ × 100/32 = 273,75.10⁶ gam. V_ddHCl = 273,75.10⁶/1,153 = 237,424.10⁶ mL = 237,424 m³. Thể tích acid thương phẩm thu được là 237 m³ (làm tròn đến hàng đơn vị).
a) Đúng vì làm khô có nghĩa là sử dụng chất có tính hút ẩm để hút nước trong hỗn hợp nhưng không phản ứng với chất được làm khô. Ở đây người ta thu khí Cl₂ có lẫn hơi nước nên cần tìm chất không tác dụng được với Cl₂, đáp án H₂SO₄ là phù hợp.
b) Sai vì Cl₂ sẽ thoát ra ở anode.
c) Đúng. Phương trình điện phân dung dịch NaCl (có màng ngăn): 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂.
d) Đúng. Theo đề sản xuất 200 tấn xút nên số mol NaOH là 200.10⁶/40 = 5.10⁶ mol. Theo phương trình điện phân 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂: n_H₂ = n_Cl₂ = n_NaOH/2 = 2,5.10⁶ mol. Chỉ 60% lượng Cl₂ dùng sản xuất acid nên lượng Cl₂ đem sản xuất là 2,5.10⁶ × 60% = 1,5.10⁶ mol. Phương trình H₂ + Cl₂ → 2HCl: n_HCl = 1,5.10⁶ × 2 = 3.10⁶ mol, với hiệu suất 80% thì n_HCl = 2,4.10⁶ mol. m_HCl = 2,4.10⁶ × 36,5 = 87,6.10⁶ gam ⇒ m_ddHCl = 87,6.10⁶ × 100/32 = 273,75.10⁶ gam. V_ddHCl = 273,75.10⁶/1,153 = 237,424.10⁶ mL = 237,424 m³ ≈ 237 m³.
b) Sai vì Cl₂ sẽ thoát ra ở anode.
c) Đúng.
d) Đúng vì: theo đề sản xuất 200 tấn xút nên ta có số mol NaOH là 200.10⁶/40 = 5.10⁶ mol. Phương trình điện phân: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂. Ta có: n_H₂ = n_Cl₂ = n_NaOH/2 = 5.10⁶/2 = 2,5.10⁶ mol. Theo đề thì chỉ có 60% lượng Cl₂ dùng sản xuất acid nên ta có lượng Cl₂ đem sản xuất là 2,5.10⁶ × 60% = 1,5.10⁶ mol. Phương trình điều chế acid từ H₂ và Cl₂: H₂ + Cl₂ → 2HCl. Số mol HCl được tạo thành: n_HCl = 1,5.10⁶ × 2 = 3.10⁶ mol → với H = 80% → n_HCl = 3.10⁶ × 80% = 2,4.10⁶ mol. Khối lượng acid thương phẩm thu được: m_HCl = 2,4.10⁶ × 36,5 = 87,6.10⁶ gam ⇒ m_ddHCl = 87,6.10⁶ × 100/32 = 273,75.10⁶ gam. V_ddHCl = 273,75.10⁶/1,153 = 237,424.10⁶ mL = 237,424 m³. Thể tích acid thương phẩm thu được là 237 m³ (làm tròn đến hàng đơn vị).
a) Đúng vì làm khô có nghĩa là sử dụng chất có tính hút ẩm để hút nước trong hỗn hợp nhưng không phản ứng với chất được làm khô. Ở đây người ta thu khí Cl₂ có lẫn hơi nước nên cần tìm chất không tác dụng được với Cl₂, đáp án H₂SO₄ là phù hợp.
b) Sai vì Cl₂ sẽ thoát ra ở anode.
c) Đúng. Phương trình điện phân dung dịch NaCl (có màng ngăn): 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂.
d) Đúng. Theo đề sản xuất 200 tấn xút nên số mol NaOH là 200.10⁶/40 = 5.10⁶ mol. Theo phương trình điện phân 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂: n_H₂ = n_Cl₂ = n_NaOH/2 = 2,5.10⁶ mol. Chỉ 60% lượng Cl₂ dùng sản xuất acid nên lượng Cl₂ đem sản xuất là 2,5.10⁶ × 60% = 1,5.10⁶ mol. Phương trình H₂ + Cl₂ → 2HCl: n_HCl = 1,5.10⁶ × 2 = 3.10⁶ mol, với hiệu suất 80% thì n_HCl = 2,4.10⁶ mol. m_HCl = 2,4.10⁶ × 36,5 = 87,6.10⁶ gam ⇒ m_ddHCl = 87,6.10⁶ × 100/32 = 273,75.10⁶ gam. V_ddHCl = 273,75.10⁶/1,153 = 237,424.10⁶ mL = 237,424 m³ ≈ 237 m³.
