Điện phân dung dịch gồm các chất Cu(NO3)2, CuSO4 và NaCl với điện cực trơ, màng ngăn

Câu hỏi số 679623:

Vận dụng cao

Điện phân dung dịch gồm các chất Cu(NO₃)₂, CuSO₄ và NaCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi 2A. Lượng khí sinh ra từ bình điện phân và lượng kim loại Cu sinh ra ở catot theo thời gian điện phân được cho ở bảng sau:

Biết hiệu suất phản ứng điện phân là 100%. Giá trị của t là

A. 3860.

B. 4825.

C. 2895.

D. 5790.

Đáp án đúng là: A

Phương pháp giải

Thứ tự điện phân ở catot: Cu²⁺, H₂O.

Thứ tự điện phân ở anot Cl^-, H₂O.

n_{e trao đổi} =\(\dfrac{{I.t}}{F}\)

n_{e (+)} = n_{e (-)}.

Giải chi tiết

Từ thời gian t + 2894 (s) đến 2t (s): Khối lượng Cu không đổi nhưng lượng khí tăng lên.

⟹ Cu²⁺ bị điện phân hết, ở catot xảy ra điện phân nước.

- Xét khoảng thời gian từ t đến t + 2895 (s):

n_{e trao đổi} = \(\dfrac{{I.t}}{{96500}} = \dfrac{{2.(t + 2895 - t)}}{{96500}} = 0,06{\rm{ }}(mol)\)

Ở catot: n_Cu = 0,02 mol \( \Rightarrow \) \({n_{{H_2}}} = \dfrac{{0,06 - 0,02.2}}{2} = 0,01{\rm{ }}(mol)\)

Ở anot: Gọi số mol của khí Cl₂ và O₂ sinh ra lần lượt là x và y mol

n_{khí ở sinh ra bình điện phân} = \({n_{{H_2}}} + {n_{C{l_2}}} + {n_{{O_2}}} = 0,01 + x + y = 0,03{\rm{ }}(mol) \Rightarrow x + y = 0,02\) (1)

n_e _{trao đổi} = \(2{n_{C{l_2}}} + 4{n_{{O_2}}} = 0,06\) (2)

Từ (1) và (2) \( \Rightarrow \) x = y = 0,01 (mol)

- Xét khoảng thời gian từ t + 2895 (s) đến 2t (s): chỉ xảy ra quá trình điện phân nước.

n_{khí thoát thêm} = 2,125a – (a + 0,03) = 1,125a – 0,03

Ta thấy: \({{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_2}}} = 2{{\rm{n}}_{{{\rm{O}}_2}}}\)

\({n_{{H_2}}} + {n_{{O_2}}} = 2{n_{{O_2}}} + {n_{{O_2}}} = 3{n_{{O_2}}} = 1,125a - 0,03\)

\( \Rightarrow \)\({n_{{O_2}}} = 0,375a - 0,01;{\rm{ }}{n_{{H_2}}} = 0,75a - 0,02;\)

- Xét khoảng thời gian từ t (s) đến 2t (s):

Tại anot:

\(\begin{array}{l}{n_{C{l_2}}} = 0,01{\rm{ }}mol\\{n_{{O_2}}} = 0,375a - 0,01 + 0,01 = 0,375a{\rm{ }}(mol){\rm{ }}\end{array}\)

n_{e trao đổi} = 0,01.2 + 0,375a.4 = 0,02 + 1,5a (mol)

- Xét khoảng thời gian từ 0 đến t (s): số mol e trao đổi sẽ bằng khoảng thời gian từ t (s) đến 2t (s):

\( \Rightarrow \)2a = 0,02 + 1,5a

\( \Rightarrow \)a = 0,04 (mol)

Ta có: \({n_e} = \dfrac{{I.t}}{F} \Leftrightarrow t = \dfrac{{{n_e}.F}}{I} = \dfrac{{0,04.2.96500}}{2} = 3860{\rm{ }}(s)\)

Xem lời giải

Câu hỏi:679623

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.