Điện phân dung dịch X chứa a mol CuSO4 và 0,2 mol KCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giây, thu được 2,464 lít khí ở anot (đktc). Nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng thể tích khí thu được ở cả hai điện cực là 5,824 lít (đktc). Biết hiệu suất điện phân 100%, các khí sinh ra không tan trong dung dịch. Giá trị của a là
0,15. 0,24. 0,18. 0,26. Hướng dẫn giải:Khi điện phân, ở từng điện cực xảy ra các quá trình sau:
Catot (-): Anot (+):
Cu2+ + 2e → Cu (1) 2Cl- - 2e → Cl2 (3)
a 2a 0,2 0,2 0,1 mol
2H2O + 2e → H2 + 2OH- (2) H2O - 2e → 1/2O2 + 2H+ (4)
2x 2x x 4y y
Khi quá trình (1) xảy ra ở Catot thì quá trình (3) xảy ra đồng thời ở Anot. Khí sinh ra là khí Cl2. Sau thời gian t (s), số mol khí thu được ở Anot là: 2,464/22,4 = 0,11 mol > 0,1 mol. Điều đó chứng tỏ Cl- đã bị điện phân hết. và H2O bắt đầu đã điện phân ở Anot, do đó số mol O2 là 0,01 mol. Tổng số mol e cho sẽ là: 0,2 + 0,04 = 0,24 mol.
Sau thời gian 2t (s), tổng số mol khí ở 2 điện cực là: 5,824/22,4 = 0,26 mol. Khi đó ở cả 2 điện cực đều có sự điện phân của H2O. Và tổng số mol e cho sẽ tăng lên gấp đôi là 0,48 mol.
Gọi x, y tương ứng là số mol của H2 và O2.
Ta có: x + y = 0,26 - 0,1; 4y + 0,2 = 0,48 → y = 0,07; x = 0,09
Áp dụng định luật bảo toàn electron: 2a + 2x = 0,48 → a = 0,15 mol.