Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp CuSO₄ và NaCl vào nước, thu được dung dịch X. Tiến hành điện phân X với các điện cực trơ, màng ngăn xốp, dòng điện có cường độ không đổi. Kết quả thí nghiệm cho ở bảng sau: Thời gian điện giây (giây) a 2a 3a Tổng số mol khí thoát ra ở 2 cực 0,04 0,12 0,19 Giả sử hiệu suất điện phân là 100%, bỏ qua sự bay hơi của nước. Giá trị của m là

Đáp án D

Phương pháp giải:

Biện luận kết hợp phương pháp bảo toàn electron.

Giải chi tiết:

Giai đoạn 1: 0s→as⏟as  sinh thêm 0,04 mol khí

Giai đoạn 2: as→2as⏟as  sinh thêm 0,12 - 0,04 = 0,08 mol khí

Giai đoạn 3: 2as→3as⏟as sinh thêm 0,19 - 0,12 = 0,07 mol khí

Ta thấy cùng điện phân với thời lượng a (s) nhưng số mol khí sinh thêm khác nhau ⟹ mỗi thời điểm xuất hiện thêm 1 khí khác ⟹ Giai đoạn 1 chỉ sinh ra Cl₂ (0,04 mol) ⟹ n_{e (trong a giây)} = 2n_Cl2 = 0,08 mol.

Mặt khác, nhận thấy lượng khí giai đoạn 2 gấp đôi giai đoạn 1 ⟹ Giai đoạn 2 sinh thêm

Anot:Cl20,04Catot:H20,04

Giả sử giai đoạn 3 sinh thêm 0,07molAnot:Cl2x;O2yCatot:H20,04  (lưu ý có thể sinh thêm Cl₂ nên phải đặt ẩn)

Ta có hệ phương trình x+y=0,07−0,04=0,032x+4y=ne=0,08→x=0,02y=0,01

+) BTNT "Cl" ⟹ n_NaCl = 2n_Cl2(gđ1) + 2n_Cl2(gđ2) + 2n_Cl2(gđ3) = 0,2 mol.

+) Mặt khác áp dụng bảo toàn e cho catot từ 0 (s) đến 2 (s):

n_{e(từ 0 đến 2a giây)} = 2.0,08 = 0,16 mol

Áp dụng bảo toàn e: 2n_Cu²⁺ + 2n_H2(gđ2) = n_{e(từ 0 đến 2a giây)} ⟹ 2.n_Cu²⁺ + 2.0,04 = 0,16 ⟹ n_Cu²⁺ = 0,04 mol.

Vậy hỗn hợp muối ban đầu gồm NaCl (0,2 mol) và CuSO₄ (0,04 mol) ⟹ m = 18,1 gam.