Điện phân (với cực điện trơ, màng ngăn xốp) dung dịch gồm 0,2 mol Fe 2 SO 4 3 , 0,2 mol CuSO 4 và 0,4 mol NaCl. Biết rằng hiệu suất điện phân đạt 100%. Điều khẳng định nào sau đây là đúng ?
A. Khi khối lượng catot tăng 12,8 gam thì dung dịch hoàn toàn chỉ có màu nâu vàng
B. Khi khối lượng catot tăng lên 6,4 gam thì đã có 19300 culong chạy qua bình điện phân
C. Khi có 4,48 lít khí (đktc) thoát ra ở anot thì khối lượng catot không thay đổi
D. Khi có khí bắt đầu thoát ra ở catot thì đã có 8,96 lít khí (đktc) thoát ra ở anot
Đáp án C
Trong dung dịch ban đầu có 0,4 mol Fe 3 + , 0,2 mol Cu 2 + , 0,4 mol Cl - và các ion khác không tham gia phản ứng điện phân
- Khi catot tăng 12,8 gam, tức là Cu2+ vừa hết, phản ứng (2) vừa kết thúc. Khi đó dung dịch chỉ có màu trắng xanh của Fe2+ nên phương 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 = ∑ n i z i F
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
Đông thời tại catot phản ứng (1) xảy ra hoàn toàn và vừa đủ. Chưa có kim loại kết tủa 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 xảy ra hoàn 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