Dien phan hon hop ma 224 2022

Điện phân hỗn hợp mã 224 - 2022
(Đề 2022 mã 224) Câu 74. Điện phân dung dịch chứa x mol CuSO 4, y mol H2SO4 và z mol NaCl
(với điện cực trơ, có màng ngăn xốp, hiệu suất điện phân là 100%). Lượng khí sinh ra từ q trình
điện phân và khối lượng Al2O3 bị hòa tan tối đa trong dung dịch sau điện phân ứng với mỗi thí
nghiệm được cho ở bảng dưới đây:
Thí nghiệm 1
Thời gian điện phân (giây)

Thí
2

nghiệm

Thí nghiệm
3

t

2t

3t

Lượng khi sinh ra từ bình điện phân
(mol)

0,24

0,66

1,05

Khối lượng Al2O3 bị hòa tan tối đa
(gam)

6,12

0

6,12

Biết: tại catot ion Cu2+ điện phân hết thành Cu trước khi ion H + điện phân tạo thành khí H 2;
cường độ dịng điện bằng nhau và khơng đổi trong các thí nghiệm trên.
Tổng giá trị (x + y + z) bằng
A. 1,84.
B. 1,56.
C. 1,82.
D. 1,60.
Giải: Dạng điện phân hỗn hợp
Phương trình phân li:
CuSO4  Cu2+ + SO42
H2SO4  2H+ + SO42
NaCl  Na+ + Cl
H2O
H+ + OH
Thứ tự điện phân tại catot (cực âm)

Thứ tự điện phân tại anot (cực dương)

Cu + 2e  Cu
2Cl  Cl2 + 2e
nếu hết ion Cu2+, ion H+ điện phân:

2H+ + 2e  H2
nếu hết ion H+, xảy ra sự khử nước:
nếu hết ion Cl, xảy ra sự oxi hoá nước:
2H2O + 2e  H2 + 2OH
2H2O  O2 + 4H+ + 4e
Nhận xét:
Số mol eletron trong thí nghiệm 1, 2 và 3 lần lượt là 1ne, 2ne và 3ne. Số mol Al2O3 0,06 mol.
*Kết thúc thí nghiệm 1, dung dịch hòa tan được Al2O3, trong dung dịch có ion H+ (của H2SO4
ban đầu). Số mol H+ được tính theo phương trình:
Al2O3 + 6H+  2Al3+ + 3H2O
(mol) 0,06
0,36
*Kết thúc thí nghiệm 2, dung dịch khơng hịa tan được Al2O3, mơi trường trung tính (trong
dung dịch có các ion Cl, Na+, SO42).
*Kết thúc thí nghiệm 3, dung dịch hịa tan được Al 2O3, trong dung dịch có ion OH  (trong
dung dịch có các ion OH, Na+, SO42). Số mol OH được tính theo phương trình:
Al2O3 + 2OH  2AlO2 + H2O
(mol) 0,06
0,12
2+

Biện luận các trường hợp xảy ra và tính tốn dựa vào số mol khí thốt ra tại các điện cực (hoặc
có thể biện luận theo số mol electron).
 Nếu kết thúc thí nghiệm 1, giả sử chỉ xảy ra phản ứng (1), ion H + trong dung dịch chưa phản
ứng:
Phương trình điện phân dạng ion:
Cu2+ + 2Cl
Cu + Cl2
(1)
(mol) 0,24

0,48
0,24 0,24
Số mol khí Cl2 là 0,24 mol, số mol eletron ne = 0,48 mol.
Số mol H+ trong dung dịch là 0,36 mol.
1


 Điện phân tiếp dung dịch (thí nghiệm 2).
Nếu Cu2+ hết, chỉ xảy ra phản ứng (2):
2H+ + 2Cl
H2 + Cl2
(2)
(mol) 0,36 0,36
0,18 0,18
Số mol khí tạo thành: (0,18 + 0,18) = 0,36 mol < (0,66 – 0,24) = 0,42 mol.
Vậy Cu2+ chưa điện phân hết, số mol khí Cl2 tạo ra theo phương trình (*) là:
(0,42 – 0,36) = 0,06 mol.
Cu2+ + 2Cl
Cu + Cl2
(*)
(mol) 0,06
0,12
0,06 0,06
 Điện phân tiếp dung dịch (thí nghiệm 3).
Nếu Cl điện phân hết, giả sử chỉ xảy ra phản ứng (3):
2Cl + 2H2O
2OH + H2 + Cl2
(3)
(mol) 0,12
0,12 0,06 0,06

Số mol khí tạo thành: (0,06 + 0,06) = 0,12 mol < (1,05 – 0,66) = 0,39 mol.
Vậy H2O bị điện phân tạo khí H2 và O2.
Số mol hỗn hợp khí (H2, O2) là: (0,39 – 0,12) = 0,27 mol.
Số mol H2 0,18 mol, số mol O2 là 0,09 mol.
Phương trình trình điện phân của H2O (**):
2H2O
2H2 + O2
(**)
(mol)
0,18
0,09
Số mol các chất ban đầu:
CuSO4 (0,24 + 0,06) = 0,30 mol ; H2SO4 0,18 mol ;
NaCl (0,48 + 0,36 + 0,12 + 0,12) = 1,08 mol.
(x +y + z) = 0,30 + 0,18 + 1,08 = 1,56 mol.

2