Điện phân (với điện cực trơ, màng ngăn xốp) dung dịch chứa hỗn hợp CuSO4 và NaCl (tỉ lệ 1 : 1) bằng dòng điện một chiều có cường độ ổn định. Sau t (h), thu được dung dịch X và sau 2t (h) thu được dung dịch Y. Dung dịch X tác dụng với bột Al dư, thu được a mol khí H2. Dung dịch Y tác dụng với bột Al dư thu được 3a mol khí H2. Phát biểu nào sau đây không đúng?
Phương pháp giải
+)Giả sử: nCuSO4 = nNaCl = 2 mol
CuSO4 + 2NaCl → Cu + Cl2 + Na2SO4 (1)
2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + O2 + 2H2SO4 (2)
+) Sau t giờ thu được X có hòa tan Al nên (1) phản ứng hết, (2) đang xảy ra
+) \({n_{{H_2}S{O_4}}} = {n_{{H_2}}}\)
+) tính số mol e trao đổi trong t giờ theo a
+) Dung dịch Y tác dụng với Al thu được 4a mol khí H2 =>\({n_{{H_2}S{O_4}}} = {n_{{H_2}}} = 3{\rm{a}}\)
+) Tính số mol CuSO4 phản ứng trong 2t (h) theo a
- Giả sử catot chưa sinh khí H2:
ne trong 2t giờ = 2.ne trong t giờ => a, so sánh số mol H2SO4 với số mol CuSO4 => loại TH này
Vậy sau 2t giờ, catot đã sinh H2 (u mol), CuSO4 đã hết từ trước đó
=>\({n_{CuS{O_4}}}\)điện phân (1) + (2) = \({n_{CuS{O_4}}}\)bđầu =>\({n_{CuS{O_4}}}\) (2)=>a
Bảo toàn electron tại catot trong 2t giờ
\(2.{n_{Cu}} + 2.{n_{{H_2}}}\)= 2.ne trong t giờ =>u
+) Xét các đáp án
Lời giải của Tự Học 365
Vì bài toán không cho số mol cụ thể của mỗi chất nên ta giả sử: nCuSO4 = nNaCl = 2 mol
CuSO4 + 2NaCl → Cu + Cl2 + Na2SO4 (1)
Vì nCuSO4 = nNaCl = 2 mol => sau phản ứng (1) CuSO4 còn dư, NaCl hết
2CuSO4 + 2H2O → 2Cu + O2 + 2H2SO4 (2)
Sau t giờ thu được X có hòa tan Al nên (1) phản ứng hết, (2) đang xảy ra; Al phản ứng với H2SO4 sinh ra khí H2
2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2
\( \Rightarrow {n_{{H_2}S{O_4}}} = {n_{{H_2}}} = a\,(mol)\)
Từ (1) =>\({n_{CuS{O_4}\,(1)}} = 1{\rm{ }}mol\)
Từ (2) =>\({n_{CuS{O_4}{\rm{ }}(2)}} = a\)
=> ne trong t giờ = 2 + 2a
Sau 2t giờ:
Dung dịch Y tác dụng với Al thu được 4a mol khí H2 =>\({n_{{H_2}S{O_4}}} = {n_{{H_2}}} = 3{\rm{a}}\)
Từ (2) =>\({n_{CuS{O_4}\;\left( 2 \right)}} = {n_{{H_2}S{O_4}}} = 3a\)
=>\({n_{CuS{O_4}}}\)pư tổng = 1 + 3a
Nếu sau 2t giờ, catot chưa sinh khí H2 thì:
ne trong 2t giờ = 2.ne trong t giờ =>2.(1 + 4a) = 2.(2 + 2a) => a = 0,5
=>\({n_{{H_2}S{O_4}}} = 1,5\)(vô lí vì\({n_{{H_2}S{O_4}}} < {n_{CuS{O_4}}} < 2\))
Vậy sau 2t giờ, catot đã sinh H2 (u mol), CuSO4 đã hết từ trước đó
=>\({n_{CuS{O_4}}}\)điện phân (1) + (2) = \({n_{CuS{O_4}}}\)bđầu = 2 mol =>\({n_{CuS{O_4}}}\) (2) = 2 – 1 = 1 mol
=>3a = 1 => a = 1/3
Bảo toàn electron tại catot trong 2t giờ
\(2.{n_{Cu}} + 2.{n_{{H_2}}}\)= 2.ne trong t giờ => 2.2 + 2.u = 2.(2 + 2a) => u = 2/3
Tại anot: \({n_{C{l_2}}}\)= 1 và \({n_{{O_2}}}\)= 2/3 (bảo toàn electron tính O2)
=> nkhí tổng = 8/3 = 8a => A sai
Sau 1,75t giờ: \({n_e} = 1,75.\left( {2 + 2a} \right) = 4,67 > 2.{n_{C{u^{2 + }}}} = 4\)nên catot đã có khí thoát ra => B đúng
Sau 1,5t giờ thì \({n_e} = 1,5.\left( {2 + 2a} \right) = 4 = 2.{n_{C{u^{2 + }}}}\)nên Cu2+ hết => C sai
Sau 0,5t giờ thì \({n_e} = 0,75.\left( {2 + 2a} \right) = 1,33 < {n_{C{l^ - }}} = 2\)nên Cl- chưa hết, H2O chưa bị điện phân => D sai
Đáp án cần chọn là: b
Hóa Lớp 12