Điện phân (với cực điện trơ, mồng ngăn xốp) dung dịch gồm 0,2 mol Fe2(SO4)3, 0,2 mol CuSO4 và 0,4 mol NaCl. Biết rằng hiệu suất điện phân đạt 100%. Điều khẳng định nào sau đây là đúng ?
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiTại catot sẽ lần lượt xảy ra các quá trình:
(1) Fe3+ +1e →Fe2+
(2) Cu2+ + 2e →Cu
(3) Fe2+ + 2e →Fe
(4) 2H2O + 2e → H2 + 2OH-
Tại anot sẽ lần lượt xảy ra các quá trình:
a) 2Cl- → Cl2 + 2e
b) 2H2O → 4H+ + O2 + 4e
Trong dung dịch ban đầu có 0,4 mol Fe3+ , 0,2 mol Cu2+ , 0,4 mol Cl- và các ion khác không tham gia phản ứng điện phân
Khi catot tăng 112,8 gam, tức là Cu2+ vừa hết, phản ứng (2) vừa kết thúc. Khi đó dung dịch chỉ có mù trắng xanh của Fe2+ nên phưng án A sai
Khi khối lượng catot tăng lên 6,4 gam, tức là đã có 0,1 mol Cu2+ bị điện phân.
Vậy phản ứng (1) đã xảy ra hết, phản ứng (2) xảy ra một phần
Áp dụng công thức: q=∑ni ziF
Trong đó ni là số mol chất i (phân tử hoặc ion) bị điện phân, zi là số e của chất i trao đổi ở điện cực
Ta có: q = (0,4.1 + 0,1.2).96500= 57900 (C)
Phương án B sai
Khi có 4,48 lít khí thoát ra ở anot, tức là có 0,2 mol khí thoát ra suy ra phản ứng (a) xảy ra hoàn toàn và vừa đủ. Tại anot có 0,4 mol e trao đổi.
Đồng thời tại catot phản ứng (1) xảy ra hoàn toàn và vừa đủ. Chưa có kim loại kết tử trên điện cực.
Phương án C đúng
Khi có khí bắt đầu thoát ra ở catot tức là các phản ứng (1) (2) (3) (4) đã xyar ra oàn toàn.
Số e trao đổi ở catot là 1,4 mol.
Tại anot, phản ứng (a) đã xảy ra hoàn toàn và có 0,4 mol e đã tiêu thụ trong phản ứng (a), sinh ra 0,2 mol Clo
Số e tiêu thụ cho phản ứng (b) sẽ là 1 mol.
Vậy có 0,25 mol khí oxi sinh ra.
Tổng số mol khí sinh ra tại anot trong trường hợp này là 10,08 lít.
Phương án D sai
