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
A. 2
B. 1
C. 3
D. 4
Đáp án B
• Xét tại thời điểm th; dung dịch sau điện phân hòa tan Al sinh ra H2 mà tỷ lệ CuSO4 : NaCl = 1:1 nên.
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 2th, 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 2th số mol khí thoát ra ở hai cực là: 2a + 0,5 b + 0,25 (4a + b ) , thay b = 8 a → 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 → a : b < 1 / 3 đúng (do a : b = 0,75). → (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 → đúng (do a : b = 1:8 ). → (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- điện phân hết → số mol e Cl- nhường= 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 2th thì số mol H2 sinh ra = 2a mol. → (5) sai.
