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. Phát biểu nào sau đây không đúng ?
A. Tại thời điểm 2t (h), tổng số mol khí thoát ra ở hai cực là 9a mol.
B. Khi thời gian là 1,75t (h), tại catot đã có khí thoát ra.
C. Nước bắt đầu điện phân tại anot ở thời điểm 0,75t (h).
D. Tại thời điểm 1,5t (h), Cu2+ chưa điện phân hết.
Giả sử nCuSO4 = nNaCl = 2 mol
CuSO4 + 2NaCl → Cu + Cl2 +Na2SO4 (1)
CuSO4 + H2O → Cu + 0,5O2 + H2SO4 (2)
H2O → H2 + 0,5O2
Sau t giờ thu được dung dịch X có hòa tan Al nên (1) đã điện phân hết, (2) đang điện phân.
(1) => nCuSO4(1) = 1
(2) => nCuSO4(2) = a
=>ne(t) = 2+2a
Sau 2t giờ:
(2) => nCuSO4(2) = nH2SO4 = 4a
=> nCuSO4 đp = 1+4a => ne(2t) = 2+8a
Nếu sau 2t giờ catot chưa sinh ra H2 thì ne(2t)=2ne(t) => 2+8a = 2(2+2a) => a=0,5
=> nH2SO4 = 2 (vô lí vì nH2SO4<nCuSO4 = 2)
Vậy sau 2t giờ catot đã sinh ra H2 (b mol), CuSO4 đã hết => nH2(H2SO4) = 4a = 1 => a = 0,25
BT e tại catot trong trong 2t giờ:
2nCu+2nH2 = 2(2+2a) => b = 0,5
Tại anot: nCl2 = 1 và nO2 = 0,75 (Bte tính O2)
=> n khí tổng = 2,25 = 9a => A đúng
Sau 1,75t giờ thì ne = 1,75(2+2a) = 4,375 > 2nCu2+ = 4 nên catot đã có khí thoát ra => B đúng
Sau 1,5t giờ thì ne = 1,5(2+2a) = 3,75 < 2nCu2+ = 4 nên Cu2+ chưa hết => C đúng
Sau 0,75t giờ thì ne = 0,75(2+2a) = 1,875 < nCl- = 2 nên Cl- chưa hết, H2O chưa bị điện phân => D sai
Đáp án D