Điện phân dung dịch X chứa a mol CuSO4...

Câu hỏi: Điện phân dung dịch X chứa a mol CuSO₄ và 0,2 mol KCl ( điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi). Trong thời gian t giây, thu được 2,464 lít khí ở anot (dktc). Nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng thể tích khí thu được ở cả hai điện cực là 5,824 lít (đktc). Biết hiệu suất điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong dung dịch. Giá trị của a là

A 0,18

B 0,26

C 0,15

D 0,24

Đáp án

- Hướng dẫn giải

Phương pháp giải:

Phương pháp:

CuSO₄: a mol
KCl : 0,2 mol
n_{khí (+)} = 2,464 : 22,4 = 0,11 mol (t giây)
Dung dịch điện phân có Cu²⁺, Cl^- nên giai đoạn đầu điện phân H₂O chưa bị điện phân.
Tại cực (+) 2Cl⁻ →Cl₂+ 2e

0,2 →0,1 0,2 mol
n_Cl2 = 0,1 < 0,11
Vậy trong thời gian t giây ở (+), H₂O đã bị điện phân.
2H₂O → O2 + 4e + 4H⁺

0,01 →0,04
⇒n_O2 = 0,11−0,1=0,01 mol

Ta có n e^- nhường trong t (giây) = 0,2 + 0,04 = 0,24 mol
Vậy trong thời gian 2t (giây) n_{e- (nhường, nhận)} = 0,24 × 2 = 0,48 mol
⇒ trong t (giây) kế tiếp ở (+) H₂O đã điện phân tiếp.
2H₂O→O₂ + 4e + 4H⁺

0,06← 0,24
⇒ n _{khí (+)} = 0,1 + 0,01 + 0,06 = 0,17 mol
∑n(↑) ở 2 cực trong 2t (giây) = 5,824 : 22,4= 0,26 mol
⇒ ở cực (-) Cu²⁺ đã hết và H₂O đã bị khử thoát H₂.
⇒n_H2 = 0,26−0,17 = 0,09 mol⇒n_H2 = 0,26−0,17 = 0,09 mol
(−)Cu⁺²+ 2e →Cu

a→ 2a

2H₂O + 2e → H₂+ 2OH⁻

0,18←0,09
Bảo toàn e

Giải chi tiết:

Hướng dẫn giải

0,2 →0,1 0,2 mol
n_Cl2 = 0,1 < 0,11
Vậy trong thời gian t giây ở (+), H₂O đã bị điện phân.
2H₂O → O2 + 4e + 4H⁺

0,01 →0,04
⇒n_O2 = 0,11−0,1=0,01 mol

a→ 2a

2H₂O + 2e → H₂+ 2OH⁻

0,18←0,09
Ta có: 2a + 0,18 = 0,48 ⇔ 2a = 0,03 ⇒ a = 0,15

Chọn C

Câu hỏi trên thuộc đề trắc nghiệm

Đề thi thử THPTQG môn Hóa học trường THPT chuyên Cao Bằng - lần 1 - năm 2018 (có lời giải chi tiết)

↑