Dung dịch hỗn hợp X gồm NaCl 0,6M và CuSO40,5M. Điện phân 100 ml dung dịch X (điện cực trơ, màng ngăn xốp, hiệu suất 100%, bỏ qua sự hòa tan của khí trong nước hay sự bay hơi của nước) với cường độ dòng điện không đổi 0,5A trong thời gian t giây. Dung dịch sau điện phân có khối lượng giảm 4,85 gam so với dung dịch ban đầu. Giá trị của t là
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiBan đầu dung dịch X chứa \({n_{NaCl}} = 0,06mol;{n_{CuS{O_4}}} = 0,05mol\)
Tại A : 2Cl- → Cl2 + 2e
Tại K thì Cu+2 +2e → Cu
Vì nCl < 2nCu nên điện phân thì Cl- hết trước
Tại thời điểm Cl- hết thì nCu = nCl : 2 = 0,06 : 2 =0,03 mol
Khi đó mdd giảm = mCl2 + mCu = 0,03.71 + 0,03.64 = 4,05 g < 4,85 g nên tại A xảy ra điện phân nước
\(2{H_2}O \to 4{H^ + } + {O_2} + 4e\)
Tại thời điểm Cu2+ bị điện phân hết thì mdd giảm = mCl2 + mCu + mO2
= 0,03.71 + 0,05.64 + mO2 = 5,33 + mO2 > 4,85
Nên Cu2+ chưa điện phân hết
Đặt nO2 = x mol thì theo bảo toàn e có
\({n_{C{u^{2 + }}}} = \frac{{({n_{C{l^ - }}} + 4{n_{{O_2}}})}}{2} = \frac{{(0,06 + 4x)}}{2} = 0,03 + 2xmol\)
Khối lượng dung dịch sau điện phân giảm là
mdd giảm = mCu + mCl2 + mO2
= (0,03 + 2x).64 + 0,03.71 + 32x = 4,85
⇒ x = 0,005 mol ⇒ nCu = 0,03 + 0,005.2 = 0,04 mol
⇒ ne trao đổi = \(\;2{n_{Cu}}\; = \frac{{I.t}}{F} = \frac{{0,5.t}}{{96500}} = {\rm{ }}2.0,04{\rm{ }} = 0,08{\rm{ }}\) nên t = 15440 (s)
