Điện phân dung dịch X gồm CuSO4 và KCl (tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 5) với điện cực trơ, màng

Câu hỏi số 546726:

Vận dụng cao

Điện phân dung dịch X gồm CuSO₄ và KCl (tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 5) với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi I = 2A. Sau 1930 giây, thu được dung dịch Y và hỗn hợp khí gồm H₂ và Cl₂ (có tỉ khối so với H₂ là 24). Mặt khác, nếu điện phân X trong thời gian t giây thì khối lượng dung dịch giảm 2,715 gam. Giả thiết hiệu suất điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong nước và nước không bay hơi trong quá trình điện phân. Giá trị của t là

A. 3860.

B. 5790.

C. 4825.

D. 2895.

Đáp án đúng là: A

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:546726

Phương pháp giải

*Điện phân lần 1 trong 1930 giây: n_e _{trao đổi} = It/F

- Áp dụng đường chéo để tìm tỉ lệ số mol H₂và Cl₂.

⟹ n_Cl2 = n_{e trao đổi}/2 ⟹ n_H2.

- Xét các phản ứng tại catot, dùng bảo toàn electron ⟹ n_Cu ⟹ n_CuSO4 ⟹ n_KCl = 5n_CuSO4.

*Điện phân lần 2 trong t giây:

Vì m_Cl^- + m_Cu²⁺ < 2,715 ⟹ nước ở cả 2 điện cực đều tham gia điện phân

Đặt n_{O2 (anot)} = a mol; n_{H2 (catot)} = b mol

Dựa vào m_{dd giảm} và bảo toàn electron để tìm a, b.

⟹ n_{e trao đổi} ⟹ giá trị của t.

Giải chi tiết

*Điện phân lần 1 trong 1930 giây:

n_e _{trao đổi}= 2.1930/96500 = 0,04 mol

- Áp dụng đường chéo cho hỗn hợp khí: (M_{hh khí}= 24.2 = 48)

- Tại anot: 2Cl^- → Cl₂ + 2e

0,02 ← 0,04 (mol)

⟹ n_{H2 (catot)}= 0,02/2 = 0,01 mol

- Tại catot:

Cu²⁺ + 2e → Cu

2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂↑

0,02 ← 0,01 (mol)

n_Cu = \(\dfrac{{0,04 - 0,02}}{2}\) = 0,01 mol ⟹ n_KCl = 5.0,01 = 0,05 mol

*Điện phân lần 2 trong t giây:

Vì m_Cl^- + m_Cu²⁺ < 2,715 ⟹ nước ở cả 2 điện cực đều tham gia điện phân

Đặt n_{O2 (anot)} = a mol; n_{H2 (catot)} = b mol

- Tại anot:

2Cl^-→ Cl₂ + 2e

0,05 → 0,05 (mol)

2H₂O + 2e → 4H⁺ + O₂ + 4e

a → 4a (mol)

- Tại catot:

Cu²⁺ + 2e → Cu

0,01 → 0,02 (mol)

2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂↑

2b ← b (mol)

Bảo toàn electron ⟹ 0,05 + 4a = 0,02 + 2b (1)

Khối lượng dung dịch giảm: m_giảm= m_O2 + m_H2 + m_Cl2 + m_Cu= 32a + 2b + 35,5.0,05 + 0,01.64 = 2,715 (2)

Từ (1), (2) ⟹ a = 0,0075; b = 0,03

⟹ n_e = 0,08 mol

⟹ t = n_e.F/I = 0,08.96500/2 = 3860 giây.

Đáp án cần chọn là: A

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.