Điện phân dung dịch chứa 14,28 gam hỗn hợp CuSO₄ và NaCl bằng dòng điện một chiều có cường độ 4A (điện cực trơ, có màng ngăn, hiệu suất 100%). Sau thời gian t giây thì ngừng điện phân, thu được dung dịch X (có pH < 7) và 4,48 lít (đktc) hỗn hợp khí thoát ra ở cả hai điện cực, có tỉ khối so với He là 6,2. Bỏ qua sự hoàn tan của khí trong nước và sự bay hơi của nước. Giá trị của t là

Đáp án D

Phương pháp giải:

Do dung dịch sau phản ứng có pH < 7 nên H₂O đã bị điện phân ở anot.

Đặt n_CuSO4 = x mol; n_NaCl = y mol; n_e = z mol → phương trình (1)

Viết các bán phản ứng điện phân tại catot và anot sau đó đặt mol vào các bán phản ứng.

Catot (-):

Cu²⁺ + 2e → Cu

2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂

Anot (+):

2Cl^- → Cl₂ + 2e

2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e

Từ số mol khí → phương trình (2)

Từ khối lượng khí → phương trình (3)

Giải hệ (1)(2)(3) được x, y, z.

Tính thời gian t theo công thức: t=ne.FI

Giải chi tiết:

Do dung dịch sau phản ứng có pH < 7 nên H₂O đã bị điện phân ở anot.

Đặt n_CuSO4 = x mol; n_NaCl = y mol; n_e = z mol → 160x + 58,5y = 14,28 (1)

Catot (-):

Cu²⁺ + 2e → Cu

x →     2x                                            (mol)

2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂

           (z-2x) →     (0,5z-x)                (mol)

Anot (+):

2Cl^- → Cl₂  +  2e

y →    0,5y →  y                                 (mol)

2H₂O → 4H⁺ +  O₂       +       4e

                 (0,25z-0,25y) ← (z-y)       (mol)

n_khí = (0,5z - x) + 0,5y + (0,25z - 0,25y) = 0,2 (2)

m_khí = 2.(0,5z - x) + 71.0,5y + 32.(0,25z - 0,25y) = 0,2.4.6,2 (3)

Giải hệ được x = 0,06; y = 0,08; z = 0,32.

⟹ n_e = z = 0,32 mol

⟹ t =  ne.FI=  0,32.965004= 7720 giây.