Điện phân dung dịch chứa Cu(NO3)2, CuSO4 và NaCl với điện cực trơ, cường độ dòng điện không

Câu hỏi số 492437:

Vận dụng cao

Điện phân dung dịch chứa Cu(NO₃)₂, CuSO₄ và NaCl với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi 2A, hiệu suất 100%. Kết quả thí nghiệm được ghi trong bảng sau:

Giá trị của t là

A. 3860.

B. 4825.

C. 2895.

D. 5790.

Đáp án đúng là: A

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:492437

Phương pháp giải

- Nhận thấy:

+ Khi thời gian bằng t thì n_Cu= b; khi thời gian bằng t + 2895 thì n_Cu = b + 0,02

⟹ Khi thời gian bằng t thì Cu²⁺ chưa bị điện phân hết.

+ Khi khi thời gian bằng (t + 2895) thì n_Cu = b + 0,02; khi thời gian bằng 2t thì n_Cu = b + 0,02

⟹ Khi thời gian bằng (t + 2895) và 2t, Cu²⁺ đều đã bị điện phân hết.

Xét thời gian điện phân t, t + 2895, 2t để tìm mối quan hệ giữa t và a

⟹ Tính được t.

Giải chi tiết

- Nhận thấy:

+ Khi thời gian bằng t thì n_Cu= b; khi thời gian bằng t + 2895 thì n_Cu = b + 0,02

⟹ Khi thời gian bằng t thì Cu²⁺ chưa bị điện phân hết.

+ Khi khi thời gian bằng (t + 2895) thì n_Cu = b + 0,02; khi thời gian bằng 2t thì n_Cu = b + 0,02

⟹ Khi thời gian bằng (t + 2895) và 2t, Cu²⁺ đều đã bị điện phân hết.

*Xét khi thời gian điện phân bằng t:

Catot (-) Anot (+)

Cu⁺² + 2e → Cu⁰ 2Cl^- – 2e → Cl₂⁰ ↑

b → 2b 2a ← a

Bảo toàn electron ⟹ 2a = 2b ⟹ a = b.

⟹ \(\dfrac{{2t}}{{96500}} = 2a\)⟹ t = 96500a

*Xét khi thời gian điện phân bằng (t + 2895):

2895 giây ứng với số mol electron trao đổi bằng 2.2895/96500= 0,06 mol

- So với khi thời gian bằng t: số mol Cu sinh ra tăng thêm 0,02 mol ⟹ n_{e Cu nhận thêm} = 2.0,02 = 0,04 mol < 0,06

⟹ Ở thời điểm này tại catot đã sinh ra H₂

Xét các quá trình nhường nhận electron ứng với thời gian 2895 giây:

Catot (-) Anot (+)

Cu⁺² + 2e → Cu⁰ 2Cl^- – 2e → Cl₂⁰ ↑

0,02→0,04 2x← x

2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂ ↑ H₂O – 2e → 2H⁺ + 1/2O₂ ↑

4y ← y

n_H2 = (0,06 – 0,04)/2 = 0,01 mol

Đặt n_Cl2 = x mol; n_O2 = y mol⟹ \(\left\{ \begin{array}{l}x + y = 0,03 - 0,01 = 0,02\\2x + 4y = 0,06\,({n_{e\,nhan}})\end{array} \right.\)

⟹ x = y = 0,01

*Xét khi thời gian điện phân bằng 2t:

Catot (-) Anot (+)

Cu⁺² + 2e → Cu⁰ 2Cl^- – 2e → Cl₂⁰ ↑

2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂ ↑ H₂O – 2e → 2H⁺ + 1/2O₂ ↑

n_Cu = b + 0,02 = a + 0,02 (mol)

n_Cl2 = a + 0,01 (mol)

Số mol electron trao đổi gấp đôi khi thời gian bằng t ⟹ n_{e trao đổi} = 2.2a = 4a (mol)

Bảo toàn electron ở catot: n_H2 = \(\dfrac{{4a-2\left( {a + 0,02} \right)}}{2}\) = a – 0,02 (mol)

Bảo toàn electron ở anot: n_O2 = \(\dfrac{{4a-2\left( {a + 0,01} \right)}}{4}\)= 0,5a – 0,005 (mol)

⟹ a + 0,01 + a – 0,02 + 0,5a – 0,005 = 2,125a

⟹ a = 0,04 ⟹ t = 96500a = 3860.

Đáp án cần chọn là: A

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.