Điện phân (với điện cực trơ, màng ngăn) dung dịch chứa hỗn hợp CuSO4 và NaCl (tỉ lệ mol 1:1) bằng dòng điện một chiều có cường độ ổn định. Sau t (h), thu được dung dịch X và sau 2t (h), thu được dung dịch Y. Dung dịch X tác dụng với bột Al dư, thu được a mol khí H2. Dung dịch Y tác dụng với bột Al dư, thu được 4a mol khí H2. Cho các phát biểu sau:
(1) Tại thời điểm 2t (h), tổng số mol khí thoát ra ở hai cực là 9a mol.
(2) Khi thời gian là 1,75t (h), tại catot đã có khí thoát ra.
(3) Tại thời điểm 1,5t (h), Cu2+ chưa điện phân hết.
(4) Nước bắt đầu điện phân tại anot ở thời điểm 0,8t (h).
(5) Tại thời điểm 2t (h) số mol khí thoát ra ở catot là a mol.
Số phát biểu không đúng là?
Suy nghĩ trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiĐáp án A
Xét tại thời điểm t(h); dung dịch sau điện phân hòa tan Al sinh ra H2 mà tỷ lệ CuSO4 : NaCl = 1 : 1
→ Đặt số mol CuSO4 và NaCl đều là b mol.
Ở catot: Cu2+ + 2e → Cu0; ở anot: 2Cl- - 2e → Cl2 ; 2H2O - 4e → 4H+ + O2.
Dung dịch X phản ứng với Al sinh ra a mol H2 → lượng H+ đã phản ứng = 2a mol.
→ Số mol e trao đổi = b + 2a mol.
→ Xét tại thời điểm 2t(h), số mol e trao đổi = 2 (2a + b) mol.
Ở catot:
Cu2+ + 2e → Cu0 ; 2H2O + 2e → 2OH- + H2
Ở anot: 2Cl- - 2e → Cl2 ; 2H2O - 4e → 4H+ + O2.
Số mol e Cl- nhường = b mol → số mol e H2O nhường = 4a + b mol → Lượng H+ sinh ra = 4a + b
Số mol e Cu2+ nhận = 2b mol → Số mol e H2O nhận = 4a mol → số mol OH- = 4a mol. Trong dung dịch có OH- và H+ nên: H+ + OH- → H2O.
→ Lượng H+ dư = b mol.
Cho Al dư vào dung dịch: Al + 3H+ ® Al3+ + 3/2 H2.
® Số mol H2 = b /2 = 4a ® a : b = 1 : 8
■ Xét các nhận định:
+ Tại thời điểm 2t(h) số mol khí thoát ra ở hai cực là: 2a + 0,5 b + 0,25(4a + b), thay b = 8a ® số mol khí thoát ra = 9a mol ® (1) đúng.
+ Tại thời điểm 1,75t(h) thì số mol e trao đổi = 1,75 (2a + b) mol.
Nếu H2O điện phân thì Cu2+ điện phân hết ® số mol e Cu2+ nhận = 2b mol <1,75 (2a + b) ® 0,25b < 3,5a ® b : a < 14 đúng (do b : a = 8) ® (2) đúng.
+ Tại thời điểm 1,5t(h) thì số mol e trao đổi =1,5 (2a + b) mol.
Nếu H2O điện phân thì Cu2+ điện phân hết ® số mol e Cu2+ nhận = 2b mol < 1,5 (2a + b)
® 0,5b < 3a ® a : b > 1 / 6 ® sai (do a : b = 1 : 8) ® Cu2+ chưa điện phân hết ® (3) đúng.
+ Tại thời điểm 0,8t (h) thì số mol e trao đổi = 0,8 (2a + b) mol.
Nếu H2O điện phân thì Cl- vừa bị điện phân hết ® số mol e Cl- nhường là b mol = 0,8 (2a + b)
® 0,2b = 1,6 a ® a : b = 1 / 8 đúng (do a : b = 1: 8) ® (4) đúng.
+ Tại thời điểm 2t (h) thì số mol H2 sinh ra = 2a mol ® (5) sai.
Đề thi thử THPT QG năm 2021 môn Hóa học
Trường THPT Huỳnh Mẫn Đạt
