Dựa vào các thông tin được cung cấp dưới đây để trả lời các câu từ 91 đến 93
Sự điện phân là quá trình oxi hóa - khử xảy ra trên bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li nhằm thúc đẩy một phản ứng hóa học mà nếu không có dòng điện, phản ứng sẽ không tự xảy ra. Trong thiết bị điện phân khi điện phân dung dịch:
• Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
• Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều. Cho dãy điện hóa sau:
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch NaCl bão hòa bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì và có màng ngăn xốp. Sau một thời gian bạn sinh viên ngắt dòng điện và thu được dung dịch X.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân theo sơ đồ như hình bên.
- Bình (1) chứa 100 ml dung dịch CuSO 1M.
- Bình (2) chứa 100 ml dung dịch AgNO 1M.
Sau thời gian t giây, sinh viên quan sát thấy ở bình (2) bắt đầu xuất hiện khí. Biết trong hệ điện phân nối tiếp, số điện từ truyền dẫn trong các bình là như nhau. Nguyên tử khối của Cu và Ag lần lượt là 64 và 108 đvC.
• Anot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng oxi hóa. Anot được nối với cực dương của nguồn điện một chiều.
• Catot của thiết bị là nơi xảy ra bán phản ứng khử. Catot được nối với cực âm của nguồn điện một chiều. Cho dãy điện hóa sau:
Thí nghiệm 1: Một sinh viên thực hiện quá trình điện phân dung dịch NaCl bão hòa bằng hệ điện phân sử dụng các điện cực than chì và có màng ngăn xốp. Sau một thời gian bạn sinh viên ngắt dòng điện và thu được dung dịch X.
Thí nghiệm 2: Sinh viên đó tiếp tục thực hiện điện phân theo sơ đồ như hình bên.
- Bình (1) chứa 100 ml dung dịch CuSO 1M.
- Bình (2) chứa 100 ml dung dịch AgNO 1M.
Sau thời gian t giây, sinh viên quan sát thấy ở bình (2) bắt đầu xuất hiện khí. Biết trong hệ điện phân nối tiếp, số điện từ truyền dẫn trong các bình là như nhau. Nguyên tử khối của Cu và Ag lần lượt là 64 và 108 đvC.
Từ Thí nghiệm 2, hãy tính: Số gam kim loại Cu bám lên điện cực trong bình (1) tại thời điểm t giây là
Từ Thí nghiệm 2, hãy tính: Số gam kim loại Cu bám lên điện cực trong bình (1) tại thời điểm t giây là
Chọn một phương án bên dưới để kiểm tra đáp án ngay:
Đáp án chính thức: A
Hướng dẫn giải chi tiết
Phương pháp:
*Bình (2):
- Tính được số mol AgNO₃
- Khi bắt đầu xuất hiện khí ở catot tức là H₂O vừa điện phân tại catot thì ta dừng lại nên coi như Ag⁺ bị điện phân vừa hết và H₂O chưa bị điện phân.
- Viết bán phản ứng điện phân tại catot. Từ số mol Ag⁺ tính được số mol e trao đổi của bình (2).
Do 2 bình điện phân mắc nối tiếp nên mol electron trao đổi như nhau nên ⟹ n_e (bình 1) = n_e (bình 2)
*Bình (1): Tính được số mol CuSO₄
- So sánh thấy thấy: n_e(bình 2) < 2n_Cu²⁺ nên Cu²⁺ chưa bị điện phân hết.
- Từ số mol e trao đổi tính được số mol Cu ⟹ khối lượng Cu bám vào catot của bình (1).
Cách giải:
*Bình (2): n_AgNO₃ = 0,1.1 = 0,1 (mol)
Khi bắt đầu xuất hiện khí ở catot tức là H₂O vừa điện phân tại catot thì ta dừng lại nên coi như Ag⁺ bị điện phân vừa hết và H₂O chưa bị điện phân.
Tại catot (-): Ag⁺ + 1e → Ag
0,1 → 0,1 (mol)
⟹ n_e (bình 1) = 0,1 mol
Do 2 bình điện phân mắc nối tiếp nên mol electron trao đổi như nhau nên ⟹ n_e (bình 1) = n_e (bình 2) = 0,1 mol
*Bình (1): n_CuSO₄ = 0,1.1 = 0,1 (mol)
Ta thấy: n_e(bình 2) < 2n_Cu²⁺ nên Cu²⁺ chưa bị điện phân hết.
Tại catot (-): Cu²⁺ + 2e → Cu
0,1 ← 0,05 (mol)
⟹ m_Cu = 0,05 × 64 = 3,2 gam.
[Ghi chú: trang nguồn 67 kết thúc tại dòng 'n_e(bình 2) < 2n_Cu²⁺'; hai bước tính cuối (bán phản ứng Cu²⁺ + 2e → Cu và m_Cu = 3,2 gam) do AI solution agent bổ sung, nhất quán với đáp án chính thức 93.A ở trang 30.]
*Bình (2):
- Tính được số mol AgNO₃
- Khi bắt đầu xuất hiện khí ở catot tức là H₂O vừa điện phân tại catot thì ta dừng lại nên coi như Ag⁺ bị điện phân vừa hết và H₂O chưa bị điện phân.
- Viết bán phản ứng điện phân tại catot. Từ số mol Ag⁺ tính được số mol e trao đổi của bình (2).
Do 2 bình điện phân mắc nối tiếp nên mol electron trao đổi như nhau nên ⟹ n_e (bình 1) = n_e (bình 2)
*Bình (1): Tính được số mol CuSO₄
- So sánh thấy thấy: n_e(bình 2) < 2n_Cu²⁺ nên Cu²⁺ chưa bị điện phân hết.
- Từ số mol e trao đổi tính được số mol Cu ⟹ khối lượng Cu bám vào catot của bình (1).
Cách giải:
*Bình (2): n_AgNO₃ = 0,1.1 = 0,1 (mol)
Khi bắt đầu xuất hiện khí ở catot tức là H₂O vừa điện phân tại catot thì ta dừng lại nên coi như Ag⁺ bị điện phân vừa hết và H₂O chưa bị điện phân.
Tại catot (-): Ag⁺ + 1e → Ag
0,1 → 0,1 (mol)
⟹ n_e (bình 1) = 0,1 mol
Do 2 bình điện phân mắc nối tiếp nên mol electron trao đổi như nhau nên ⟹ n_e (bình 1) = n_e (bình 2) = 0,1 mol
*Bình (1): n_CuSO₄ = 0,1.1 = 0,1 (mol)
Ta thấy: n_e(bình 2) < 2n_Cu²⁺ nên Cu²⁺ chưa bị điện phân hết.
Tại catot (-): Cu²⁺ + 2e → Cu
0,1 ← 0,05 (mol)
⟹ m_Cu = 0,05 × 64 = 3,2 gam.
[Ghi chú: trang nguồn 67 kết thúc tại dòng 'n_e(bình 2) < 2n_Cu²⁺'; hai bước tính cuối (bán phản ứng Cu²⁺ + 2e → Cu và m_Cu = 3,2 gam) do AI solution agent bổ sung, nhất quán với đáp án chính thức 93.A ở trang 30.]