Điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl và 0,05 mol CuSO4 bằng dòng điện một chiều có cường độ 2A

Câu hỏi số 463004:

Vận dụng cao

Điện phân dung dịch hỗn hợp NaCl và 0,05 mol CuSO₄ bằng dòng điện một chiều có cường độ 2A (điện cưc trơ, có màng ngăn). Sau thời gian t giây thì ngừng điện phân, thu được khí ở hai điện cực có tổng thể tích là 2,352 lít (đktc) và dung dịch X. Dung dịch X hòa tan được tối đa 2,04 gam Al₂O₃. Giả sử hiệu suất điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong dung dịch. Giá trị của t là

A. 9650.

B. 7720.

C. 9408.

D. 8685.

Đáp án đúng là: B

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:463004

Phương pháp giải

Xác định quá trình oxi hóa và quá trình khử xảy ra ở 2 điện cực.

Dựa vào số mol khí và số mol Al₂O₃ ⟹ Lập hệ phương trình, xác định số mol các khí.

⟹ Thời gian điện phân t = n_e.F/I (s).

Giải chi tiết

Ta có n_khí= 0,105 mol ; n_Al2O3 = 0,02 mol.

* Catot (-):

Cu²⁺ + 2e → Cu

0,05 → 0,1 (mol)

2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-

* Anot (+):

2Cl^- → Cl₂ + 2e

2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e

⟹ Hỗn hợp khí gồm có Cl₂ , O₂ và H₂.

Gọi số mol Cl₂ ; O₂ và H₂ lần lượt là a ; b và c (mol).

⟹ n_khí = a + b + c = 0,105 (1)

Dung dịch X có chứa OH^- (dư) hoặc H⁺ (dư) hòa tan Al₂O₃.

* TH1: OH^- còn dư và hòa tan Al₂O₃

H⁺ + OH^- ⟶ H₂O

4b ⟶ 4b (mol)

Al₂O₃ + 2OH^- → 2AlO₂^- + H₂O

0,02 → 0,04 (mol)

* Xét tại catot và anot:

Catot (-):

Cu²⁺ + 2e → Cu

0,05 → 0,1 (mol)

2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-

(4b + 0,04) (2b + 0,02) ⟵ (4b + 0,04) (mol)

⟹ n_H2 = c = 2b + 0,02 (2)

Anot (+):

2Cl^- → Cl₂ + 2e

a → 2a (mol)

2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e

4b ← b → 4b (mol)

Bảo toàn e ⟹ 0,14 + 4b = 2a + 4b (3)

Từ (1) ; (2) và (3) ⟹ a = 0,07 ; b = 0,005 ; c = 0,03

Ta có: n_e= 0,14 + 4b = 0,16 mol ⟹ t = n_e.F/I = 7720 giây.

* TH2: H⁺ còn dư và hòa tan Al₂O₃

H⁺ + OH^- ⟶ H₂O

2c ⟵ 2c (mol)

Al₂O₃ + 6H⁺ ⟶ 2Al³⁺ + 3H₂O

0,02 → 0,12 (mol)

* Xét tại catot và anot:

Catot (-):

Cu²⁺ + 2e → Cu

0,05 → 0,1 (mol)

2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-

2c ⟵ c ⟶ 2c (mol)

Anot (+):

2Cl^- → Cl₂ + 2e

a → 2a (mol)

2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e

4b ← b → 4b (mol)

Bảo toàn e ⟹ 0,1 + 2c = 2a + 4b (2)

Lại có n_H⁺ = 4b = 2c + 0,12 (3)

Từ (1) ; (2) và (3) ⟹ a = -0,01 ; b = 7/120 ; c = 17/300 ⟶ Loại.

Vậy t = 7720 s.

Đáp án cần chọn là: B

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K8 Chú ý! Lộ Trình Sun 2026 - 3IN1 - 1 lộ trình ôn 3 kì thi (Luyện thi 26+ TN THPT, 90+ ĐGNL HN, 900+ ĐGNL HCM, 70+ ĐGTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com.Đầy đủ theo 3 đầu sách, Thầy Cô giáo giỏi, luyện thi theo 3 giai đoạn: Nền tảng lớp 12, Luyện thi chuyên sâu, Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.