Đáp án đúng: A
Phương pháp giải:
- Nhận thấy:
+ Khi thời gian bằng t thì nCu = b; khi thời gian bằng t + 2895 thì nCu = b + 0,02
⟹ Khi thời gian bằng t thì Cu2+ chưa bị điện phân hết.
+ Khi khi thời gian bằng (t + 2895) thì nCu = b + 0,02; khi thời gian bằng 2t thì nCu = b + 0,02
⟹ Khi thời gian bằng (t + 2895) và 2t, Cu2+ đều đã bị điện phân hết.
Xét thời gian điện phân t, t + 2895, 2t để tìm mối quan hệ giữa t và a
⟹ Tính được t.Giải chi tiết:- Nhận thấy:
+ Khi thời gian bằng t thì nCu = b; khi thời gian bằng t + 2895 thì nCu = b + 0,02
⟹ Khi thời gian bằng t thì Cu2+ chưa bị điện phân hết.
+ Khi khi thời gian bằng (t + 2895) thì nCu = b + 0,02; khi thời gian bằng 2t thì nCu = b + 0,02
⟹ Khi thời gian bằng (t + 2895) và 2t, Cu2+ đều đã bị điện phân hết.
*Xét khi thời gian điện phân bằng t:
Catot (-) Anot (+)
Cu+2 + 2e → Cu0 2Cl- – 2e → Cl20 ↑
b → 2b 2a ← a
Bảo toàn electron ⟹ 2a = 2b ⟹ a = b.
⟹ \(\dfrac{{2t}}{{96500}} = 2a\)⟹ t = 96500a
*Xét khi thời gian điện phân bằng (t + 2895):
2895 giây ứng với số mol electron trao đổi bằng 2.2895/96500= 0,06 mol
- So với khi thời gian bằng t: số mol Cu sinh ra tăng thêm 0,02 mol ⟹ ne Cu nhận thêm = 2.0,02 = 0,04 mol < 0,06
⟹ Ở thời điểm này tại catot đã sinh ra H2
Xét các quá trình nhường nhận electron ứng với thời gian 2895 giây:
Catot (-) Anot (+)
Cu+2 + 2e → Cu0 2Cl- – 2e → Cl20 ↑
0,02→0,04 2x← x
2H2O + 2e → 2OH- + H2 ↑ H2O – 2e → 2H+ + 1/2O2 ↑
4y ← y
nH2 = (0,06 – 0,04)/2 = 0,01 mol
Đặt nCl2 = x mol; nO2 = y mol⟹ \(\left\{ \begin{array}{l}x + y = 0,03 - 0,01 = 0,02\\2x + 4y = 0,06\,({n_{e\,nhan}})\end{array} \right.\)
⟹ x = y = 0,01
*Xét khi thời gian điện phân bằng 2t:
Catot (-) Anot (+)
Cu+2 + 2e → Cu0 2Cl- – 2e → Cl20 ↑
2H2O + 2e → 2OH- + H2 ↑ H2O – 2e → 2H+ + 1/2O2 ↑
nCu = b + 0,02 = a + 0,02 (mol)
nCl2 = a + 0,01 (mol)
Số mol electron trao đổi gấp đôi khi thời gian bằng t ⟹ ne trao đổi = 2.2a = 4a (mol)
Bảo toàn electron ở catot: nH2 = \(\dfrac{{4a-2\left( {a + 0,02} \right)}}{2}\) = a – 0,02 (mol)
Bảo toàn electron ở anot: nO2 = \(\dfrac{{4a-2\left( {a + 0,01} \right)}}{4}\)= 0,5a – 0,005 (mol)
⟹ a + 0,01 + a – 0,02 + 0,5a – 0,005 = 2,125a
⟹ a = 0,04 ⟹ t = 96500a = 3860.
