Điện phân dung dịch X chứa hỗn hợp gồm CuSO4 và NaCl (tỉ lệ mol tương ứng 1:3) với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi 2A. Sau thời gian điện phân t (giờ) thu được dung dịch Y (chứa 2 chất tan) có khối lượng giảm 12,45 gam so với dung dịch X. Dung dịch Y phản ứng vừa hết với 3,06 gam Al2O3. Bỏ qua sự hòa tan của khí trong nước và sự bay hơi của nước, hiệu suất điện phân 100%. Giá trị của t gần nhất với giá trị nào sau đây?
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sainCuSO4 = x(mol); nNaCl = 3x (mol)
Dung dịch X chứa 2 chất tan gồm: \(\;N{a^ + }:{\rm{ }}3x{\rm{ }}\left( {mol} \right);{\rm{ }}S{O_4}{\;^{2 - }}:{\rm{ }}x{\rm{ }}mol{\rm{ }} \Rightarrow {\rm{ }}nOH{\;^ - }\; = {\rm{ }}x{\rm{ }}mol\)
Mặt khác \(nA{l_2}{O_3}\; = {\rm{ }}0,03{\rm{ }}\left( {mol} \right){\rm{ }} \Rightarrow {\rm{ }}nO{H^{\; - }}\; = {\rm{ }}2nA{l_2}{O_3}\; = {\rm{ }}0,06{\rm{ }}\left( {mol} \right)\)
Xét tại cực Catot:
\(\begin{array}{*{20}{l}} {\;nCu{\rm{ }} = {\rm{ }}0,06{\rm{ }}mol;{\rm{ }}n{H_2}\; = {\rm{ }}a{\rm{ }}mol}\\ {Anot:{\rm{ }}nC{l_2}\; = {\rm{ }}0,09{\rm{ }}mol;{\rm{ }}n{O_2}\; = {\rm{ }}b{\rm{ }}mol}\\ { \Rightarrow {\rm{ }}0,06{\rm{ }}{\rm{. }}64{\rm{ }} + {\rm{ }}2a{\rm{ }} + {\rm{ }}0,09{\rm{ }}{\rm{. }}71{\rm{ }} + 32b{\rm{ }} = {\rm{ }}12,45{\rm{ }}\left( 1 \right)} \end{array}\)
Áp dụng định luật bảo toàn điện tích: 2a - 4b = 0,06 (2)
Từ (1) và (2) ⇒ a = 0,15; b = 0,06
⇒ ne trao đổi = 0,42 (mol)
⇒ ne trao đổi= It/F ⇒ t = 5,63 h