Điện phân (với điện cực trơ, màng ngăn) dung dịch chứa hỗn hợp CuSO4 và NaCl (trong đó số mol NaCl gấp 4 lần số mol CuSO4) 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 1,5a mol khí H2. Dung dịch Y tác dụng với bột Al dư, thu được 12a mol khí H2. Biết hiệu suất điện phân 100%, các phản ứng xảy ra hoàn toàn, các khí sinh ra không hòa tan vào nước. Phát biểu nào dưới đây đúng?
Phương pháp giải
Nắm được các phản ứng điện phân ở các điện cực.
Lời giải của Tự Học 365
Đặt nCuSO4 = x mol và nNaCl = 4x mol
(Giả sử a = 1)
- Do khi cho Y tác dụng với Al thu được nhiều khí hơn cho X tác dụng với Al dư nên suy ra tại t (h):
Catot
Cu2+ điện phân hết, H2O đang điện phân
Anot
Cl- chưa bị điện phân hết
Cu2+ + 2e → Cu
x → 2x
H2O + 1e → 0,5H2 + OH- \(\xrightarrow{{ + Al}}\) 1,5H2
1 ← 1 ← 1,5
=> ne (t) = 2x + 1 (mol)
Cl- → 0,5Cl2 + 1e
- Tại 2t (h): ne(2t) = 2ne(t) = 4x + 2 (mol) > nCl- (= 4x) => tại anot Cl- đã bị điện phân hết, H2O đang điện phân
Y chứa: Na+ (4x mol); SO42- (x mol) và OH-
BTĐT => nOH- (dd Y) = 2x (mol)
OH- → 1,5H2
2x → 3x = 12 => x = 4
=> nCu2+ = 4; nCl- = 16; ne(t) = 9
- Xét A:
ne(0,85t) = 0,85.9 = 7,65 < 2nCu2+ (= 8) => Cu2+ chưa điện phân hết => catot chưa có khí => A sai
- Xét B: ne(2t) = 18
Catot
Cu2+ điện phân hết, H2O đang điện phân
Anot
Cl- điện phân hết, H2O đang điện phân
Cu2+ + 2e → Cu
4 → 8
H2O + 1e → 0,5H2 + OH-
10 → 5
Cl- → 0,5Cl2 + 1e
8 ← 16
H2O → 2H+ + 0,5O2 + 2e
0,5 ← 2
=> n khí = 5 + 8 + 0,5 = 13,5 mol => B sai
- Xét C: ne(1,8t) = 1,8.9 = 16,2
Anot:
Cl- → 0,5Cl2 + 1e
8 ← 16
H2O → 2H+ + 0,5O2 + 2e
0,05 ← 0,2
=> nO2 = 0,05 mol => C đúng
- Xét D:
Anot:
Cl- → 0,5Cl2 + 1e
4,5 ← 9
=> nCl2 = 4,5 mol => D sai
Đáp án cần chọn là: c
Hóa Lớp 12
