Một nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm như sau:
• Lấy một chiếc khóa (hợp kim Fe–C) nặng 35,12 gam và một đồng xu (hợp kim Cu–Zn) nặng 6,5 gam.
• Nối chiếc khóa với một cực và đồng xu với cực còn lại của nguồn điện một chiều, rồi nhúng cả hai vào dung dịch CuSO₄ (copper(II) sulfate).
• Điện phân sau thời gian t phút, thấy dung dịch vẫn còn màu xanh; lấy các điện cực ra, làm khô rồi cân lại, thu được khối lượng chiếc khóa là 36,4 gam và khối lượng đồng xu là m gam.
a) Trong thí nghiệm trên, chiếc khóa được nối với cực âm, đồng xu được nối với cực dương của nguồn điện.
b) m=5,22
c) Biết điện lượng Q = I⋅t = n⋅e⋅F, với I = 2 A, F = 96500 C/mol. Nếu hiệu suất của quá trình điện phân là 100 % thì giá trị của t là 1 930 giây.
d) Trong quá trình thí nghiệm nói trên, khối lượng chất tan trong dung dịch điện phân không thay đổi.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Đúng, khối lượng chìa khóa tăng chứng tỏ trên chìa khóa xảy ra quá trình khử ion Cu2+ —> Chìa khóa là cathode (cực âm). Còn lại đồng xu được nối với cực dương của nguồn điện.
(b) Sai
nCu (tạo ra tại cathode) = (36,4 – 35,12)/64 = 0,02
Bảo toàn electron —> nCu + nZn (đã tan tại anode) = 0,02
—> m nằm trong khoảng 6,5 – 0,02.65 < m < 6,5 – 0,02.64 —> 5,2 < m < 5,22
Giá trị m = 5,22 không thuộc khoảng này.
(c) Đúng
ne = 0,02.2 = It/F —> t = 1930s
(d) Sai, khối lượng chất tan có thay đổi (một phần Zn2+ thế chỗ Cu2+, gốc SO42- không đổi).