Điện phân 400 ml dung dịch gồm NaCl; HCl và CuSO4 0,02M với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường

Câu hỏi số 395028:

Vận dụng cao

Điện phân 400 ml dung dịch gồm NaCl; HCl và CuSO₄ 0,02M với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện là 1,93A. Coi thể tích dung dịch không thay đổi trong quá trình điện phân. Chỉ số pH theo thời gian được biểu diễn bằng đồ thị sau đây:

Giá trị của x trong hình vẽ là

A. 1800.

B. 3600.

C. 1200.

D. 3000.

Đáp án đúng là: D

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:395028

Phương pháp giải

Thứ tự điện phân trong dung dịch là:

Tại Anot (+): \(\mathop {2Cl}\limits^{ - 1} \to C{l_2} + 2{\rm{e}}\)

\(2{H_2}O \to \mathop {4H}\limits^{ + 1} + 4e + {O_2}\)

Tại Catot (-) có \(\mathop {Cu}\limits^{ + 2} + 2{\rm{e}} \to Cu\)

\(2\mathop H\limits^{ + 1} + 2e \to {H_2}\)

\(2{H_2}O + 2e \to 2O{H^ - } + {H_2}\)

Theo đồ thị ta thấy

+ Giai đoạn (1) đồ thị nằm ngang ⟹ điện phân Cu²⁺ ở (-) và Cl^- ở (+)

+ Giai đoạn (2) đồ thị đi lên nhanh tạo dung dịch pH = 7 ⟹ điện phân H⁺ ở (-) và Cl^-ở (+)

+ Giai đoạn (3) đồ thị đi lên tạo dung dịch mang tính bazơ ⟹ điện phân H₂O ở (-) và Cl^- ở (+)

+ Giai đoạn (4) đồ thị nằm ngang ⟹ chỉ có điện phân nước ở hai cực

-) Ban đầu pH = 2 ⟹ n_H⁺= n_HCl

-) Tại pH = 13 thì dung dịch thu được có OH^- dư ⟹ khi đó dung dịch thu được có Na⁺, SO₄^2- và OH^-

⟹ n_OH^-

Bảo toàn điện tích ⟹ n_NaCl⟹ n_{e nhường} tại thời điểm x giây ⟹ x

Giải chi tiết

n_CuSO4 = 0,008 mol

Thứ tự điện phân trong dung dịch là:

Tại Anot (+): \(\mathop {2Cl}\limits^{ - 1} \to C{l_2} + 2{\rm{e}}\)

\(2{H_2}O \to \mathop {4H}\limits^{ + 1} + 4e + {O_2}\)

Tại Catot (-) có \(\mathop {Cu}\limits^{ + 2} + 2{\rm{e}} \to Cu\)

\(2\mathop H\limits^{ + 1} + 2e \to {H_2}\)

\(2{H_2}O + 2e \to 2O{H^ - } + {H_2}\)

Theo đồ thị ta thấy

+ Giai đoạn (1) đồ thị nằm ngang ⟹ điện phân Cu²⁺ ở (-) và Cl^- ở (+)

+ Giai đoạn (2) đồ thị đi lên nhanh tạo dung dịch pH = 7 ⟹ điện phân H⁺ ở (-) và Cl^- ở (+)

+ Giai đoạn (3) đồ thị đi lên tạo dung dịch mang tính bazơ ⟹ điện phân H₂O ở (-) và Cl^- ở (+)

+ Giai đoạn (4) đồ thị nằm ngang ⟹ chỉ có điện phân nước ở hai cực

-) Ban đầu pH = 2 ⟹ [H⁺] = 10^-2= 0,01 M ⟹ n_H⁺= n_HCl = 0,01.0,4 = 0,004 mol

-) Tại pH = 13 thì dung dịch thu được có OH^- dư ⟹ khi đó dung dịch thu được có Na⁺, SO₄^2- và OH^-

pOH = 14 - pH = 14 - 13 = 1 ⟹ [OH^-] = 10^-1 = 0,1M ⟹ n_OH^- = 0,1.0,4 = 0,04 mol

n_SO4^2- = n_CuSO4 = 0,008 mol

Bảo toàn điện tích dung dịch thu được sau phản ứng có n_Na⁺ = 2n_SO4^2- + n_OH^- = 2.0,008 + 0,04 = 0,056 mol

⟹ n_NaCl= n_Na⁺ = 0,056 mol

Xét tại thời điểm t = x giây thì pH = 13 ⟹ n_{e nhường} = n_Cl^-= n_NaCl + n_HCl = 0,056 + 0,004 = 0,06 mol

⟹ \(t = \dfrac{{{n_e}.F}}{I} = \dfrac{{0,06.96500}}{{1,93}} = 3000\left(s \right)\).

Tham Gia Group Dành Cho 2K7 luyện thi Tn THPT - ĐGNL - ĐGTD

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> Lộ Trình Sun 2025 - 3IN1 - 1 lộ trình ôn 3 kì thi (Luyện thi TN THPT & ĐGNL; ĐGTD) tại Tuyensinh247.com. Đầy đủ theo 3 đầu sách, 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.