Điện phân dung dịch X chứa Cu(NO3)2 và NaCl với điện cực trơ. Tổng thể tích khí thoát ra ở

Câu hỏi số 391122:

Vận dụng cao

Điện phân dung dịch X chứa Cu(NO₃)₂ và NaCl với điện cực trơ. Tổng thể tích khí thoát ra ở cả 2 điện cực (V lít) phụ thuộc vào thời gian điện phân (t giây) theo đồ thị bên. Nếu điện phân X trong thời gian 3,5a giây thì thu được dung dịch có khối lượng giảm m gam so với dung dịch X. Giả thiết các chất điện phân ra không tan trong dung dịch. Giá trị của m là:

A. 31,1.

B. 29,5.

C. 31,3.

D. 30,4.

Đáp án đúng là: D

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:391122

Phương pháp giải

Đoạn 1: Chỉ có khí Cl₂ thoát ra. Đặt V_Cl2 = x (lít)

Đoạn 2: Chỉ có khí O₂ thoát ra: V_O2 = x (lít)

Đoạn 3: Anot có O₂ tiếp tục thoát ra. Còn ở catot có H₂ thoát ra.

Bảo toàn e để tìm giá trị x. Từ đó tính được số mol NaCl và số mol Cu(NO₃)₂ ban đầu.

Dùng bảo toàn electron tại thời điểm 3,5a giây để tính số mol Cu, H₂ và Cl₂, O₂ thoát ra.

Khối lượng dung dịch giảm chính là khối lượng các chất thoát ra ở các điện cực.

Giải chi tiết

Đoạn 1: Chỉ có khí Cl₂ thoát ra.

Đặt V_Cl2 = x (lít)

Đoạn 2: Chỉ có khí O₂ thoát ra.

Mà ta thấy giá trị V lúc này gấp đôi đoạn tại thời điểm t = a (giây)

Do đó V_O2 = 2x - x = x (lít)

Đoạn 3: Anot có O₂ tiếp tục thoát ra. Còn ở catot có H₂ thoát ra.

Trong đoạn 3 này thời gian bằng nửa đoạn 2 nên V_O2 = 0,5x (lít)

Bảo toàn electron ta tính được V_H2 = x (lít)

Tổng cộng 3 đoạn thì khí thoát ra gồm Cl₂ (x lít), O₂ (1,5x lít) và H₂ (x lít)

Suy ra x + 1,5x + x = 7,84 → x = 2,24 lít

Ban đầu: n_NaCl=2.n_Cl2 = 0,2 mol

Ta có: n_Cu(NO3)2 = n_Cu = n_Cl2 + 2.n_{O2 (đoạn 2)} = 0,3 mol

Tại thời điểm t = a (giây): n_{e trao đổi} = 2n_Cl2 = 2.2,24 : 22,4 = 0,2 mol

Tại thời điểm 3,5a (giây) (thuộc đoạn 3) ta có: n_{e trao đổi} = 3,5. 0,2 = 0,7 mol

Catot:

Cu²⁺ + 2e → Cu

0,3 → 0,6 0,3 mol

H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-

0,1 → 0,05 mol

Anot:

2Cl^- -2e → Cl₂

0,2 0,2 0,1 mol

2H₂O - 4e → O₂ + 4H⁺

0,5 0,125 mol

Khi đó thu được 0,3 mol Cu; 0,05 mol H₂ ở catot và 0,1 mol Cl₂ và 0,125 mol O₂ ở anot.

Khối lượng dung dịch giảm chính là khối lượng các chất thoát ra ở các điện cực.

Do đó m = m_Cu + m_H2 + m_Cl2 + m_O2 = 0,3.64 + 0,05.2 + 0,1.71 + 0,125.32 = 30,4 (gam).

Đáp án cần chọn là: D

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.