Đáp án đúng: A
Phương pháp giải:
Thứ tự xảy ra điện phân là
Tại A(+): 2Cl- → Cl2 + 2e
2H2O → 4H+ + 4e + O2
Tại K(-): Cu+2 + 2e → Cu
2H2O + 2e → H2 + 2OH-
+ Giai đoạn (1) chỉ có điện phân tạo khí tại anot
+ Giai đoạn (2) đồ thị lên nhanh nên có điện phân tạo khí ở cả 2 cực với cực A là điện phân Cl- và K là điện phân H2O
+ Giai đoạn (3) đồ thị đi lên nhưng chậm hơn giai đoạn 2 ⟹ điện phân nước ở cả hai cực
Xét từng giai đoạn tìm số mol khí thoát ra từng giai đoạn
Bảo toàn nguyên tố
Giải chi tiết:
PTHH :
Thứ tự xảy ra điện phân là
Tại A(+): 2Cl- → Cl2 + 2e
2H2O → 4H+ + 4e + O2
Tại K(-): Cu+2 + 2e → Cu
2H2O + 2e → H2 + 2OH-
+ Giai đoạn (1) chỉ có điện phân tạo khí tại anot
+ Giai đoạn (2) đồ thị lên nhanh nên có điện phân tạo khí ở cả 2 cực với cực A là điện phân Cl- và K là điện phân H2O
+ Giai đoạn (3) đồ thị đi lên nhưng chậm hơn giai đoạn 2 ⟹ điện phân nước ở cả hai cực
*Xét giai đoạn (1) t1 = [0; a]: Chỉ sinh ra khí Cl2
⟹ nCl2(1) = 0,06 mol ⟹ ne(1) = 2nCl2(1) = 0,12 mol
*Xét giai đoạn (2) t2 = [a; b]: Sinh ra thêm khí Cl2, H2
nkhí tăng thêm = nCl2(2) + nH2(2) = 0,18 - 0,06 = 0,12 mol
Catot: H2O + 1e → 0,5 H2 + OH-
Anot: Cl- → 0,5 Cl2 + 1e
Theo bảo toàn e thì: nCl2(2) = nH2(2) = 0,12/2 = 0,06 mol
⟹ ne(2) = 2nH2(2) = 0,06.2 = 0,12 (mol)
Vì ne tỉ lệ thuận với t nên ta có:
\(\frac{{{t_1}}}{{{t_2}}} = \frac{{{n_{e(1)}}}}{{{n_{e(2)}}}} \to \frac{{a - 0}}{{b - a}} = \frac{{0,12}}{{0,12}} \to 2{\rm{a}} = b\)
*Xét giai đoạn (3) t3 = [b; 1,6b] điện phân nước ở cả hai cực thì:
Ta có: \(\frac{{{t_3}}}{{{t_2}}} = \frac{{1,6b - b}}{{b - a}} = \frac{{0,6b}}{{b - a}} = \frac{{0,6b}}{{b - \frac{1}{2}b}} = 1,2\)
Vì ne tỉ lệ thuận với t nên ta có: \(\frac{{{t_3}}}{{{t_2}}} = \frac{{{n_{e(3)}}}}{{{n_{e(2)}}}} = 1,2 \to {n_{e(3)}} = 1,2.{n_{e(2)}} = 1,2.0,12 = 0,144\left( {mol} \right)\)
Catot: H2O + 1e → 0,5 H2 + OH-
0,144 → 0,072 (mol)
Anot: H2O → 2H+ + 0,5 O2 + 2e
0,036 ← 0,144 (mol)
⟹ x = 0,18 + nO2(3) + nH2(3) = 0,18 + 0,036 + 0,072 = 0,288 mol
(1) sai vì tại catot thì: nkhí = nH2(2) + nH2(3) = 0,06 + 0,072 = 0,132 mol ⟹ V = 2,9568 mol
(2) đúng
(3) đúng vì:
Bảo toàn Cl ⟹ nNaCl = 2nCl2(1) + 2nCl2(2) = 2.0,06 + 2.0,06 = 0,24 mol
Bảo toàn Cu ⟹ nCu(NO3)2 = nCu(1) = 0,06 mol
⟹ m = 0,06.188 + 0,24.58,5 = 25,32 gam
(4) đúng
Dung dịch sau điện phân có chứa: Na+ (0,24 mol); NO3- (0,12 mol) và OH-
Bảo toàn điện tích ⟹ nOH- = 0,12 mol
Ta có: 2OH- + 2Al + 2H2O → 2 AlO2- + 3H2
0,12 → 0,12
⟹ mAl = 3,24 gam
Vây có 3 kết luận đúng (2) (3) (4).
Đáp án A