Hướng dẫn giải
3 2
KCl Cu(NO )
n =0,1 mol, n =0,15 mol.
Tại anot, thứ tự oxi hĩa : Cl- > H2O. Tại catot, thứ tự khử : Cu2+ > H2O. Phương trình phản ứng điện phân :
2KCl + Cu(NO3)2 → Cl2 + Cu + 2KNO3
mol: 0,1 → 0,05 → 0,05 → 0,05
Khối lượng dung dịch giảm = 0,05.64 + 0,05.71 = 6,75 < 10,75. Suy ra Cu(NO3)2 tiếp tục bị điện phân.
2H2O + 2Cu(NO3)2 → O2 + 2Cu + 4HNO3
mol: 2x → x → 2x
Khối lượng dung dịch giảm = 6,75 + 32x + 2x.64 = 10,75 ⇒x = 0,025 Tổng số mol Cu(NO3)2 phản ứng là 0,1 < 0,15, suy ra Cu(NO3)2 cịn dư. Vậy trong dung dịch sau phản ứng cĩ các chất : KNO3, HNO3 và Cu(NO3)2.
Đáp án C.
Ví dụ 8: Điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp 2 muối CuSO4 và NaCl bằng điện cực trơ đến khi nước bị điện phân ở cả hai điện cực thì dừng lại. Dung dịch thu được sau điện phân hồn tan vừa đủ 1,6 gam CuO và ở anot của bình điện phân cĩ 448 ml khí bay ra (đktc). Giá trị của m là :
A. 5,97 gam. B. 7,14 gam. C. 4,95 gam. D. 3,87 gam.
Hướng dẫn giải
Tại anot, thứ tự oxi hĩa : Cl- > H2O. Tại catot, thứ tự khử : Cu2+ > H2O.
Căn cứ vào thứ tự khử và oxi hĩa trên các điện cực ta thấy : Lúc đầu CuSO4 tham gia điện phân cùng với NaCl. Sau đĩ nếu CuSO4 hết trước thì NaCl sẽ điện phân cùng với nước, ngược lại nếu NaCl hết trước thì CuSO4 sẽ điện phân cùng với nước.
Phương trình phản ứng điện phân :
2NaCl + CuSO4 → Cl2↑ + Cu + Na2SO4 (1) mol: 2x → x → x
Vì dung dịch sau điện phân hịa tan được 0,02 mol CuO nên suy ra dung dịch này phải cĩ tính axit. Vậy ngồi phản ứng (1) cịn cĩ phản ứng điện phân CuSO4 cùng với H2O.
2H2O + 2CuSO4 → O2↑ + 2Cu + 2H2SO4 (2) mol: 2y → y → 2y
Phản ứng của CuO với dung dịch sau điện phân :
CuO + H2SO4 → H2O + CuSO4 (3) mol: 2y → 2y
Trên bước đường thành cơng khơng cĩ dấu chân của kẻ lười biếng
46
Vậy theo các phản ứng và giả thiết ta cĩ : x y 0,02 x 0,01
2y 0,02 y 0,01
+ = ⇒ =
= =
Tổng khối lượng CuSO4 và NaCl ban đầu là :
m = 2.0,01.58,5 + (0,01+0,01.2).160 = 5,97 gam.
Đáp án C.
Ví dụ 9: Điện phân (các điện cực trơ) 0,8 lít dung dịch A chứa HCl và Cu(NO3)2 với cường độ dịng 2,5 ampe. Sau thời gian t thu được 3,136 lít khí (ở đktc) một chất khí duy nhất ở anot. Dung dịch sau điện phân phản ứng vừa đủ với 550 ml dung dịch NaOH 0,8M và thu được 1,96 gam kết tủa. Tính nồng độ mol của các chất trong dung dịch A và thời gian t.
Hướng dẫn giải
Tại anot, thứ tự oxi hĩa : Cl- > H2O. Tại catot, thứ tự khử : Cu2+ > H+ > H2O.
Căn cứ vào thứ tự oxi hĩa trên anot và giả thiết ta thấy 3,136 lít khí (ở đktc) thốt ra trên trên anot là Cl2.
Phương trình phản ứng :
2HCl + Cu(NO3)2 → Cl2 + Cu + 2HNO3 (1) mol: 0,28 ← 0,14 ← 0,14 → 0,28
Dung dịch sau phản ứng điện phân phản ứng với NaOH thu được kết tủa chứng tỏ cĩ Cu(NO3)2 dư, ngồi ra cũng cĩ thể cịn HCl dư.
HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O (2) mol: 0,28 → 0,28
HCl + NaOH → NaCl + H2O (3) mol: x → x
Cu(NO3)2 + 2NaOH → 2NaNO3 + Cu(OH)2 (4) mol: 0,02 ← 0,04 ← 0,02
Theo các phản ứng và giả thiết ta cĩ tổng số mol của NaOH tham gia phản ứng là : 0,28 + x + 0,04 = 0,44 ⇒ x = 0,12.
Vậy nồng độ mol của các chất trong dung dịch A là :
3 20,12 0,28 0,14 0,02 0,12 0,28 0,14 0,02 [HCl] 0,5M; [Cu(NO ) ] 0,2M. 0,8 0,8 + + = = = =
Thời gian điện phân :
= = ⇒ = =
2
electron trao đổi electron trao đổi Cl
It 96500.0,14.2
n và n 2n t 10808 giây.
Trên bước đường thành cơng khơng cĩ dấu chân của kẻ lười biếng 47
BÀI 4 : ĂN MỊN KIM LOẠI
A. LÝ THUYẾT