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 giờ thu được dung dịch X và sau 2t giờ 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. Hiệu suất điện phân 100%, các phản ứng xảy ra hoàn toàn và các khí không tan trong nước. Phát biểu nào dưới đây đúng?
A. Tại thời điểm 0,85t giờ, tại catot đã có khí thoát ra.
B. Tại thời điểm 2t giờ, tổng số mol khí thoát ra ở 2 điện cực là 13a.
C. Tại thời điểm 1,8t giờ, nO2 = 0,05a mol.
D. Tại thời điểm t giờ, anot thoát ra 5a mol khí.
Câu trả lời tốt nhất
nCuSO4 = x, nNaCl = 4x, tự chọn a = 1 mol
Do nNa+ > 2nSO42- nên các dung dịch X, Y đều có OH- hòa tan Al tạo H2.
Thời điểm t giây:
Al + X —> nH2 = 1,5 —> nOH- = 1 —> nH2 ở catot = 0,5
Catot: nCu = x và nH2 = 0,5
Bảo toàn điện tích —> nCl2 = x + 0,5
Thời điểm 2t giây:
Al + Y —> nH2 = 12 —> nOH- = 8
Catot: nCu = x và nH2 = x + 1
Lúc này nếu anot chưa có O2 thì nCl2 = 2x + 1: Vô lí, vì nCl- = 4x. Vậy anot đã có O2.
Y chứa SO42- (x), Na+ (4x) và OH- (8). Bảo toàn điện tích —> x = 4
A. Sai:
ne trong t giây = 2x + 1 = 9 —> ne trong 0,85t giây = 0,85.9 = 7,65
nCu2+ = 4 nên Cu2+ chưa bị điện phân hết, không có H2 thoát ra.
B. Sai:
Tại 2t giờ:
Catot: nCu = x = 4 và nH2 = x + 1 = 5
Anot: nCl2 = 2x = 8 —> nO2 = 0,5
—> n khí tổng = 13,5
C. Đúng
ne trong 1,8t giờ = 1,8.9 = 16,2
nCl2 = 8 —> nO2 = 0,05
D. Sai
Tại t giờ tại anot nCl2 = x + 0,5 = 4,5