Điện phân dung dịch chứa x mol CuSO4, y mol H2SO4 và z mol NaCl (với điện cực trơ, có màng ngăn xốp, hiệu suất điện phân là 100%). Lượng khi sinh ra từ quá trình điện phân và khối lượng thanh Mg thay đổi sau khi nhúng vào dung dịch sau điện phân ứng với mỗi thí nghiệm được cho ở bảng dưới đây:
Thời gian điện phân (giây) (1)
Lượng khí sinh ra từ bình điện phân (mol) (2)
Khối lượng thanh Mg thay đổi so với trước phản ứng (3)
…….Thí nghiệm 1……. Thí nghiệm 2……. Thí nghiệm 3
(1)………t……………………….5t………………….10t
(2)…….0,08……………………0,5…………………1,275
(3)…. Không đổi …………….. Giảm …………. Không đổi
Biết các khí sinh ra không tan trong dung dịch, tại catot ion Cu2+ điện phân hết thành Cu trước khi ion H+ điện phân tạo thành khí H2; cường độ dòng điện bằng nhau và không đổi trong các thí nghiệm trên. Tính x, y, z và số mol Mg tham gia phản ứng ở thí nghiệm 2.
Câu trả lời tốt nhất
Thí nghiệm 1 thanh Mg có khối lượng không đổi do Cu bám vào bằng lượng Mg tan ra.
Thí nghiệm 2 thanh Mg có khối lượng giảm nên dung dịch vẫn còn H2SO4.
Thí nghiệm 3 thanh Mg có khối lượng không đổi nên CuSO4, H2SO4 đều đã hết, dung dịch còn lại NaOH, Na2SO4.
Các phản ứng:
CuSO4 + 2NaCl —> Cu + Cl2 + Na2SO4
H2SO4 + 2NaCl —> H2 + Cl2 + Na2SO4
2H2O + 2NaCl —> H2 + Cl2 + 2NaOH
Lúc t giây: nCl2 = 0,08 —> nCu = 0,08
—> nCuSO4 dư = x – 0,08
—> 64(x – 0,08) = 24(y + x – 0,08) (1)
ne trong t giây = 0,16 —> ne trong 5t giây = 0,8
Trong 5t giây (tính từ 5t đến 10t): nH2 = 0,4 —> n khí anot = 1,275 – 0,5 – 0,4 = 0,375 —> Gồm Cl2 (0,35) và O2 (0,025)
Từ đầu đến lúc 5t:
Catot: nCu = x —> nH2 = 0,4 – x
Anot: nCl2 = 0,4
n khí tổng = 0,4 + 0,4 – x = 0,5 —> x = 0,3
(1) —> y = 11/30
z = 2nCl2 tổng = 1,5
nMg phản ứng ở TN2 = nH2SO4 còn lại = y – (0,4 – x) = 4/15 —> mMg = 6,4