Điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp gồm NaCl và CuSO4 bằng điện cực trơ, màng ngăn xốp

Câu hỏi số 683674:

Vận dụng cao

Điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp gồm NaCl và CuSO₄ bằng điện cực trơ, màng ngăn xốp với cường độ dòng điện không đổi. Quá trình điện phân được ghi theo bảng sau:

Biết các khí sinh ra không tan trong dung dịch và quá trình điện phân đạt 100%. Giá trị của m là

A. 33,48.

B. 38,28.

C. 37,11.

D. 36,68.

Đáp án đúng là: C

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:683674

Phương pháp giải

- Thời điểm t (giây): Cu²⁺ chưa bị điện phân hết nên 2 đơn chất khí là Cl₂ và O₂.

- Thời điểm từ t (giây) đến 3t (giây):

+ Ở catot: n_Cu = 2x (mol) ⟶ n_{e trao đổi}= 4x (mol)

+ Anot thoát ra: \({{\rm{n}}_{{{\rm{O}}_2}}} = \dfrac{1}{4}\)n_{e trao đổi} = x (mol)

Khối lượng dung dịch giảm = m_Cu + \({{\rm{m}}_{{{\rm{O}}_2}}}\)

- Tại thời điểm t giây:

n_{e trao đổi trong t giây}= \({\rm{2}}{{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{l}}_2}}}{\rm{ + 4}}{{\rm{n}}_{{{\rm{O}}_2}}}\)

m_{dung dịch giảm} = m_Cu + \({{\rm{m}}_{{\rm{C}}{{\rm{l}}_2}}}{\rm{ + }}{{\rm{m}}_{{{\rm{O}}_2}}}\)

- Tại thời điểm 4t giây:

Khối lượng dung dịch giảm = m_Cu + \({{\rm{m}}_{{{\rm{H}}_2}}}{\rm{ + }}{{\rm{m}}_{{\rm{C}}{{\rm{l}}_2}}}{\rm{ + }}{{\rm{m}}_{{{\rm{O}}_2}}}\)

m = \({{\rm{m}}_{{\rm{CuS}}{{\rm{O}}_4}}}\)+ m_NaCl

Giải chi tiết

- Thời điểm t (giây): Cu²⁺ chưa bị điện phân hết nên 2 đơn chất khí là Cl₂ và O₂.

- Thời điểm từ t (giây) đến 3t (giây):

+ Ở catot: n_Cu = 2x (mol) ⟶ n_{e trao đổi}= 4x (mol)

+ Anot thoát ra: \({{\rm{n}}_{{{\rm{O}}_2}}} = \dfrac{1}{4}\)n_{e trao đổi} = x (mol)

Khối lượng dung dịch giảm = m_Cu + \({{\rm{m}}_{{{\rm{O}}_2}}}\)= 2x.64 + 32x = 11,2 ⟹ x = 0,07 (mol)

⟹ n_{e trao đổi trong 2t giây} = 4x = 4.0,07 = 0,28 (mol)

⟹ n_{e trao đổi trong t giây} = 0,28 : 2 = 0,14 (mol)

- Tại thời điểm t giây:

+ Ở catot: n_Cu = 0,07 (mol)

+ Ở anot: \({{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{l}}_2}}} = {\rm{b (mol); }}{{\rm{n}}_{{{\rm{O}}_2}}} = {\rm{c (mol)}}{\rm{.}}\)

n_{e trao đổi trong t giây}= \({\rm{2}}{{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{l}}_2}}}{\rm{ + 4}}{{\rm{n}}_{{{\rm{O}}_2}}} = {\rm{2b}} + 4{\rm{c}} = 0,14{\rm{ (mol)}}{\rm{.}}\)(1)

m_{dung dịch giảm} = m_Cu + \({{\rm{m}}_{{\rm{C}}{{\rm{l}}_2}}}{\rm{ + }}{{\rm{m}}_{{{\rm{O}}_2}}}\)= 0,07.64 + 71b + 32c = a(2)

- Tại thời điểm 4t giây (n_e = 2.0,28 = 0,56 mol)

+ Ở catot: n_Cu = 3x = 0,21 (mol); \({{\rm{n}}_{{{\rm{H}}_2}}} = \dfrac{1}{2}.({{\rm{n}}_{{\rm{e trao doi}}}} - 2{{\rm{n}}_{{\rm{Cu}}}}) = \dfrac{1}{2}.(0,56 - 2.0,21) = \)0,07 (mol)

+ Ở anot: \({{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{l}}_2}}} = {\rm{b (mol); }}{{\rm{n}}_{{{\rm{O}}_2}}} = \dfrac{1}{4}{\rm{(}}{{\rm{n}}_{{\rm{e trao doi}}}} - 2{{\rm{n}}_{{\rm{C}}{{\rm{l}}_2}}}{\rm{) = }}\dfrac{1}{4}{\rm{(0}}{\rm{,56}} - 2b) = 0,14 - 0,5{\rm{b (mol)}}{\rm{.}}\)

Khối lượng dung dịch giảm

= m_Cu + \({{\rm{m}}_{{{\rm{H}}_2}}}{\rm{ + }}{{\rm{m}}_{{\rm{C}}{{\rm{l}}_2}}}{\rm{ + }}{{\rm{m}}_{{{\rm{O}}_2}}}\)

= 0,21.64 + 0,07.2 +71b + (0,14 – 0,5b).32 = 2a + 5,21 (3)

Từ (1), (2), (3) \( \Rightarrow \) a = 7,25 (g); b = 0,03 (mol); c = 0,02 (mol).

\({{\rm{n}}_{{\rm{CuS}}{{\rm{O}}_4}}}\) = 3x = 0,21 (mol); n_NaCl = 2b = 0,06 (mol).

m = \({{\rm{m}}_{{\rm{CuS}}{{\rm{O}}_4}}}\)+ m_NaCl = 37,11 (g)

Đáp án cần chọn là: C

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.