Điện phân dung dịch X gồm CuSO₄ và KCl (tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 5) với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi I = 2A. Sau 1930 giây, thu được dung dịch Y và hỗn hợp khí gồm H₂ và Cl₂ (có tỉ khối so với H₂ là 24). Mặt khác, nếu điện phân X trong thời gian t giây thì khối lượng dung dịch giảm 2,715 gam. Giả thiết hiệu suất điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong nước và nước không bay hơi trong quá trình điện phân. Giá trị của t là
Điện phân dung dịch X gồm CuSO₄ và KCl (tỉ lệ mol tương ứng là 1 : 5) với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi I = 2A. Sau 1930 giây, thu được dung dịch Y và hỗn hợp khí gồm H₂ và Cl₂ (có tỉ khối so với H₂ là 24). Mặt khác, nếu điện phân X trong thời gian t giây thì khối lượng dung dịch giảm 2,715 gam. Giả thiết hiệu suất điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong nước và nước không bay hơi trong quá trình điện phân. Giá trị của t là
Chọn một phương án bên dưới để kiểm tra đáp án ngay:
Đáp án chính thức: A
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Q sau 1930 s: n_e = 2·1930/96500 = 0,04 mol. Gọi CuSO₄ = a, KCl = 5a. Phóng điện: cathode Cu²⁺ trước (2a e) rồi H₂ (y mol); anode chỉ Cl₂ (x mol, không có O₂ vì hỗn hợp khí chỉ H₂, Cl₂). Bảo toàn e: 2a + 2y = 2x → x = a + y. Khối lượng khí: M = 48 → (2y + 71x)/(x+y) = 48 → 23x = 46y → x = 2y → y = a, x = 2a. Tổng e = 4a = 0,04 → a = 0,01. Vậy CuSO₄ = 0,01; KCl = 0,05; Cl₂ = 0,02; H₂ = 0,01 mol. Khối lượng dung dịch giảm sau 1930 s: 0,64 (Cu) + 1,42 (Cl₂) + 0,02 (H₂) = 2,08 g; lúc này Cu vừa cạn, Cl⁻ còn 0,01 mol.
Giai đoạn 2 (cathode H₂, anode Cl₂): Cl₂ = 0,005 mol, tốn 0,01 mol e → 482,5 s; giảm thêm 0,01 + 0,355 = 0,365 g → tổng 2,445 g.
Giai đoạn 3 (H₂ và O₂): mỗi mol e làm giảm 1 g H₂ (cathode) + 8 g O₂ (anode) = 9 g. Cần giảm thêm 2,715 − 2,445 = 0,27 g → n_e = 0,03 mol → t₃ = 0,03·96500/2 = 1447,5 s.
t = 1930 + 482,5 + 1447,5 = 3860 giây.
Q sau 1930 s: n_e = 2·1930/96500 = 0,04 mol. Gọi CuSO₄ = a, KCl = 5a. Phóng điện: cathode Cu²⁺ trước (2a e) rồi H₂ (y mol); anode chỉ Cl₂ (x mol, không có O₂ vì hỗn hợp khí chỉ H₂, Cl₂). Bảo toàn e: 2a + 2y = 2x → x = a + y. Khối lượng khí: M = 48 → (2y + 71x)/(x+y) = 48 → 23x = 46y → x = 2y → y = a, x = 2a. Tổng e = 4a = 0,04 → a = 0,01. Vậy CuSO₄ = 0,01; KCl = 0,05; Cl₂ = 0,02; H₂ = 0,01 mol. Khối lượng dung dịch giảm sau 1930 s: 0,64 (Cu) + 1,42 (Cl₂) + 0,02 (H₂) = 2,08 g; lúc này Cu vừa cạn, Cl⁻ còn 0,01 mol.
Giai đoạn 2 (cathode H₂, anode Cl₂): Cl₂ = 0,005 mol, tốn 0,01 mol e → 482,5 s; giảm thêm 0,01 + 0,355 = 0,365 g → tổng 2,445 g.
Giai đoạn 3 (H₂ và O₂): mỗi mol e làm giảm 1 g H₂ (cathode) + 8 g O₂ (anode) = 9 g. Cần giảm thêm 2,715 − 2,445 = 0,27 g → n_e = 0,03 mol → t₃ = 0,03·96500/2 = 1447,5 s.
t = 1930 + 482,5 + 1447,5 = 3860 giây.