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 ?

Đáp án D

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

=>n_e(t) = 2+2a

Sau 2t giờ:

(2) => nCuSO₄(2) = nH₂SO₄ = 4a

=> nCuSO₄ đp = 1+4a => n_e(2t) = 2+8a

Nếu sau 2t giờ catot chưa sinh ra H₂ thì n_e(2t)=2n_e(t) => 2+8a = 2(2+2a) => a=0,5

=> nH₂SO₄ = 2 (vô lí vì nH₂SO₄4 = 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 n_e = 1,75(2+2a) = 4,375 > 2nCu²⁺ = 4 nên catot đã có khí thoát ra => B đúng

Sau 1,5t giờ thì n_e = 1,5(2+2a) = 3,75 < 2nCu²⁺ = 4 nên Cu²⁺ chưa hết => C đúng

Sau 0,75t giờ thì n_e = 0,75(2+2a) = 1,875 < nCl^- = 2 nên Cl^- chưa hết, H₂O chưa bị điện phân => D sai