Vàng hồng là một hợp kim quý được sử dụng chủ yếu trong chế tác trang sức. Trên thị trường có các loại vàng hồng 10K, 14K, 18K với thành phần như sau:
Vàng hồng 10K 14K 18K \%Au 41,7 58,5 75 \%Ag 20 21,5 10 \%Cu 38,3 20 15
Vàng hồng 10K thường bị xỉn màu nhanh do hàm lượng đồng cao. Một nhóm học sinh khi được giao dự án làm tăng hàm lượng vàng, bạc trong một mảnh hợp kim thu hồi từ chiếc nhẫn vàng hồng 10K đã đề xuất sử dụng phương pháp điện phân để loại đồng ra khỏi mảnh nhẫn, với giả thuyết “Nếu kim loại đồng trong mảnh nhẫn tan hết thì khối lượng mảnh nhẫn không giảm nữa”.
Để kiểm tra giả thuyết này, nhóm học sinh đã làm thí nghiệm như sau:
- Cân để xác định khối lượng ban đầu của mảnh nhẫn (1,125 gam) và thanh đồng tinh khiết (2,255 gam).
- Nối mảnh nhẫn với một điện cực và thanh đồng tinh khiết với điện cực còn lại của nguồn điện một chiều, rồi nhúng vào bình điện phân chứa dung dịch copper(II) sulfate.
- Điện phân ở hiệu điện thế phù hợp.
- Sau thời gian điện phân, làm khô, rồi cân để xác định lại khối lượng của mảnh nhẫn và thanh đồng tinh khiết, thấy khối lượng của mảnh nhẫn là 0,515 gam và của thanh đồng là 2,740 gam.
Trong quá trình điện phân nước bay hơi không đáng kể.
a) Với kết quả thí nghiệm như trên thì giả thuyết của nhóm học sinh là sai.
b) Có một lượng kim loại bị rơi xuống đáy bình điện phân.
c) Nồng độ ion Cu²⁺ trong dung dịch không đổi trong quá trình điện phân.
d) Do mảnh nhẫn có chứa Au và Ag có thế điện cực lớn hơn thế điện cực của Cu nên mảnh nhẫn phải được nối với cực dương, thanh đồng tinh khiết được nối với cực âm của nguồn điện.
Vàng hồng là một hợp kim quý được sử dụng chủ yếu trong chế tác trang sức. Trên thị trường có các loại vàng hồng 10K, 14K, 18K với thành phần như sau:
Vàng hồng 10K thường bị xỉn màu nhanh do hàm lượng đồng cao. Một nhóm học sinh khi được giao dự án làm tăng hàm lượng vàng, bạc trong một mảnh hợp kim thu hồi từ chiếc nhẫn vàng hồng 10K đã đề xuất sử dụng phương pháp điện phân để loại đồng ra khỏi mảnh nhẫn, với giả thuyết “Nếu kim loại đồng trong mảnh nhẫn tan hết thì khối lượng mảnh nhẫn không giảm nữa”.
Để kiểm tra giả thuyết này, nhóm học sinh đã làm thí nghiệm như sau:
- Cân để xác định khối lượng ban đầu của mảnh nhẫn (1,125 gam) và thanh đồng tinh khiết (2,255 gam).
- Nối mảnh nhẫn với một điện cực và thanh đồng tinh khiết với điện cực còn lại của nguồn điện một chiều, rồi nhúng vào bình điện phân chứa dung dịch copper(II) sulfate.
- Điện phân ở hiệu điện thế phù hợp.
- Sau thời gian điện phân, làm khô, rồi cân để xác định lại khối lượng của mảnh nhẫn và thanh đồng tinh khiết, thấy khối lượng của mảnh nhẫn là 0,515 gam và của thanh đồng là 2,740 gam.
Trong quá trình điện phân nước bay hơi không đáng kể.
a) Với kết quả thí nghiệm như trên thì giả thuyết của nhóm học sinh là sai.
b) Có một lượng kim loại bị rơi xuống đáy bình điện phân.
c) Nồng độ ion Cu²⁺ trong dung dịch không đổi trong quá trình điện phân.
d) Do mảnh nhẫn có chứa Au và Ag có thế điện cực lớn hơn thế điện cực của Cu nên mảnh nhẫn phải được nối với cực dương, thanh đồng tinh khiết được nối với cực âm của nguồn điện.
| Vàng hồng | 10K | 14K | 18K |
| \%Au | 41,7 | 58,5 | 75 |
| \%Ag | 20 | 21,5 | 10 |
| \%Cu | 38,3 | 20 | 15 |
Vàng hồng 10K thường bị xỉn màu nhanh do hàm lượng đồng cao. Một nhóm học sinh khi được giao dự án làm tăng hàm lượng vàng, bạc trong một mảnh hợp kim thu hồi từ chiếc nhẫn vàng hồng 10K đã đề xuất sử dụng phương pháp điện phân để loại đồng ra khỏi mảnh nhẫn, với giả thuyết “Nếu kim loại đồng trong mảnh nhẫn tan hết thì khối lượng mảnh nhẫn không giảm nữa”.
Để kiểm tra giả thuyết này, nhóm học sinh đã làm thí nghiệm như sau:
- Cân để xác định khối lượng ban đầu của mảnh nhẫn (1,125 gam) và thanh đồng tinh khiết (2,255 gam).
- Nối mảnh nhẫn với một điện cực và thanh đồng tinh khiết với điện cực còn lại của nguồn điện một chiều, rồi nhúng vào bình điện phân chứa dung dịch copper(II) sulfate.
- Điện phân ở hiệu điện thế phù hợp.
- Sau thời gian điện phân, làm khô, rồi cân để xác định lại khối lượng của mảnh nhẫn và thanh đồng tinh khiết, thấy khối lượng của mảnh nhẫn là 0,515 gam và của thanh đồng là 2,740 gam.
Trong quá trình điện phân nước bay hơi không đáng kể.
a) Với kết quả thí nghiệm như trên thì giả thuyết của nhóm học sinh là sai.
b) Có một lượng kim loại bị rơi xuống đáy bình điện phân.
c) Nồng độ ion Cu²⁺ trong dung dịch không đổi trong quá trình điện phân.
d) Do mảnh nhẫn có chứa Au và Ag có thế điện cực lớn hơn thế điện cực của Cu nên mảnh nhẫn phải được nối với cực dương, thanh đồng tinh khiết được nối với cực âm của nguồn điện.
Các mệnh đề Đúng / Sai:
a)
Với kết quả thí nghiệm như trên thì giả thuyết của nhóm học sinh là sai.
b)
Có một lượng kim loại bị rơi xuống đáy bình điện phân.
c)
Nồng độ ion Cu²⁺ trong dung dịch không đổi trong quá trình điện phân.
d)
Do mảnh nhẫn có chứa Au và Ag có thế điện cực lớn hơn thế điện cực của Cu nên mảnh nhẫn phải được nối với cực dương, thanh đồng tinh khiết được nối với cực âm của nguồn điện.
Đáp án chính thức: a:Đ,b:Đ,c:S,d:Đ
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Khối lượng mảnh nhẫn: m = 1,125 g; theo bảng vàng hồng 10K: m(Cu) = 1,125 × 38,3% = 0,4309 g; m(Au + Ag) = 1,125 × 61,7% = 0,6941 g.
a) Sau điện phân mảnh nhẫn còn 0,515 g < 0,6941 g, tức khối lượng giảm 0,610 g > toàn bộ lượng Cu có trong nhẫn (0,4309 g). Điều này cho thấy ngoài Cu tan, một phần Au/Ag cũng bị mất, nên khối lượng nhẫn vẫn giảm cả khi Cu đã tan hết → giả thuyết là sai. → a) ĐÚNG.
b) Thanh đồng tăng: 2,740 − 2,255 = 0,485 g (Cu bám vào catot). Mảnh nhẫn giảm 0,610 g. Chênh lệch 0,610 − 0,485 = 0,125 g kim loại không tan vào dung dịch cũng không bám catot mà rơi xuống đáy bình (anode mud gồm Au, Ag và một phần Cu không tan hết). → b) ĐÚNG.
c) Lượng Cu tan từ anot (nhẫn) tối đa 0,4309 g nhưng ở catot có 0,485 g Cu bám vào, nghĩa là lượng Cu²⁺ trong dung dịch bị tiêu thụ thêm (0,485 − 0,4309 = 0,0541 g Cu tương ứng) → nồng độ Cu²⁺ giảm, không đổi là sai. → c) SAI.
d) Để loại Cu khỏi nhẫn, nhẫn phải là anot (cực dương) để Cu bị oxi hóa tan: Cu → Cu²⁺ + 2e; thanh đồng tinh khiết là catot (cực âm) để Cu²⁺ + 2e → Cu. Vì Au, Ag có thế điện cực cao hơn Cu nên chúng không tan, đọng lại và rơi xuống dưới. → d) ĐÚNG.
a) (AI giải đề cho tôi)
Khối lượng nhẫn giảm 0,610 g, lớn hơn toàn bộ lượng Cu (0,4309 g), chứng tỏ khối lượng vẫn giảm cả khi Cu đã tan hết → giả thuyết sai.
b) (AI giải đề cho tôi)
Anot giảm 0,610 g nhưng catot chỉ tăng 0,485 g; chênh lệch 0,125 g kim loại (Au, Ag và phần Cu) rơi xuống đáy bình.
c) (AI giải đề cho tôi)
Cu bám catot (0,485 g) nhiều hơn Cu tan từ nhẫn (0,4309 g) nên Cu²⁺ trong dung dịch bị tiêu thụ, nồng độ giảm.
d) (AI giải đề cho tôi)
Nhẫn phải nối cực dương (anot) để Cu tan; thanh đồng tinh khiết nối cực âm (catot) để Cu bám vào; Au, Ag không tan do thế điện cực cao hơn.
Khối lượng mảnh nhẫn: m = 1,125 g; theo bảng vàng hồng 10K: m(Cu) = 1,125 × 38,3% = 0,4309 g; m(Au + Ag) = 1,125 × 61,7% = 0,6941 g.
a) Sau điện phân mảnh nhẫn còn 0,515 g < 0,6941 g, tức khối lượng giảm 0,610 g > toàn bộ lượng Cu có trong nhẫn (0,4309 g). Điều này cho thấy ngoài Cu tan, một phần Au/Ag cũng bị mất, nên khối lượng nhẫn vẫn giảm cả khi Cu đã tan hết → giả thuyết là sai. → a) ĐÚNG.
b) Thanh đồng tăng: 2,740 − 2,255 = 0,485 g (Cu bám vào catot). Mảnh nhẫn giảm 0,610 g. Chênh lệch 0,610 − 0,485 = 0,125 g kim loại không tan vào dung dịch cũng không bám catot mà rơi xuống đáy bình (anode mud gồm Au, Ag và một phần Cu không tan hết). → b) ĐÚNG.
c) Lượng Cu tan từ anot (nhẫn) tối đa 0,4309 g nhưng ở catot có 0,485 g Cu bám vào, nghĩa là lượng Cu²⁺ trong dung dịch bị tiêu thụ thêm (0,485 − 0,4309 = 0,0541 g Cu tương ứng) → nồng độ Cu²⁺ giảm, không đổi là sai. → c) SAI.
d) Để loại Cu khỏi nhẫn, nhẫn phải là anot (cực dương) để Cu bị oxi hóa tan: Cu → Cu²⁺ + 2e; thanh đồng tinh khiết là catot (cực âm) để Cu²⁺ + 2e → Cu. Vì Au, Ag có thế điện cực cao hơn Cu nên chúng không tan, đọng lại và rơi xuống dưới. → d) ĐÚNG.
a) (AI giải đề cho tôi)
Khối lượng nhẫn giảm 0,610 g, lớn hơn toàn bộ lượng Cu (0,4309 g), chứng tỏ khối lượng vẫn giảm cả khi Cu đã tan hết → giả thuyết sai.
b) (AI giải đề cho tôi)
Anot giảm 0,610 g nhưng catot chỉ tăng 0,485 g; chênh lệch 0,125 g kim loại (Au, Ag và phần Cu) rơi xuống đáy bình.
c) (AI giải đề cho tôi)
Cu bám catot (0,485 g) nhiều hơn Cu tan từ nhẫn (0,4309 g) nên Cu²⁺ trong dung dịch bị tiêu thụ, nồng độ giảm.
d) (AI giải đề cho tôi)
Nhẫn phải nối cực dương (anot) để Cu tan; thanh đồng tinh khiết nối cực âm (catot) để Cu bám vào; Au, Ag không tan do thế điện cực cao hơn.