Câu 228.
Điện phân 200 ml dung dịch chứa Cu(NO₃)₂ 0,2M và NaCl 1M, sau một thời gian thu được 3,2 gam Cu bám ở catot và 0,03 mol khí ở anot. Dung dịch giảm 2,88 gam. Tính thể tích khí thoát ra và thay đổi nồng độ ion trong dung dịch?

Question

Accepted Answer

Để giải quyết bài toán này, chúng ta sẽ thực hiện các bước sau:

1. **Tính số mol của Cu**:
   - Khối lượng Cu = 3,2 g
   - Khối lượng mol của Cu = 63,5 g/mol
   - Số mol Cu = $ \frac{3,2 \text{ g}}{63,5 \text{ g/mol}} = 0,0504 \text{ mol} $

2. **Tính số mol khí thoát ra ở anot**:
   - Số mol khí = 0,03 mol (đã cho)

3. **Tính tổng số mol ban đầu trong dung dịch**:
   - Trong 200 ml dung dịch Cu(NO₃)₂ 0,2M: 
     $$
     n_{\text{Cu(NO}_3)_2} = C \times V = 0,2 \text{ mol/L} \times 0,2 \text{ L} = 0,04 \text{ mol}
     $$
   - Trong 200 ml dung dịch NaCl 1M:
     $$
     n_{\text{NaCl}} = C \times V = 1 \text{ mol/L} \times 0,2 \text{ L} = 0,2 \text{ mol}
     $$
   - Tổng số mol ban đầu = $ 0,04 + 0,2 = 0,24 \text{ mol} $

4. **Tính số mol còn lại trong dung dịch sau khi điện phân**:
   - Dung dịch giảm 2,88 g. Khối lượng mol của Cu(NO₃)₂ = 187 g/mol. Số mol của Cu(NO₃)₂ giảm tương ứng với lượng Cu bám ở catot:
   $$
   \text{Khối lượng giảm do Cu(NO}_3)_2 = 3,2 \text{ g Cu} \times \frac{187 \text{ g/mol}}{63,5 \text{ g/mol}} \approx 9,56 \text{ g}
   $$
   - Do đó, khối lượng giảm do NaCl:
   $$
   2,88 \text{ g} - 9,56 \text{ g} \Rightarrow \text{ không hợp lý. Chỉ có Cu(NO}_3)_2 tham gia phản ứng}
   $$

5. **Tính số mol còn lại**:
   - Số mol Cu(NO₃)₂ ban đầu = 0,04 mol, giảm 0,0504 mol, như vậy:
   $$
   \text{Số mol còn lại} = 0,04 - 0,0504 = -0,0104 \text{ mol} (điều này cho thấy có sự sai lệch về dữ liệu ban đầu).
   $$

6. **Tính thể tích khí thoát ra**:
   - Ở anot, khí thoát ra có thể là khí O₂. Theo định luật Faraday, 1 mol O₂ sinh ra từ 4 mol electron. Vậy, 0,03 mol khí tương ứng:
   $$
   V = n \cdot R \cdot T/P
   $$
   - Giả sử điều kiện tiêu chuẩn (P = 1 atm, T = 273 K):
   $$
   V = 0,03 \cdot 0,0821 \cdot 273 \approx 0,673 \text{ L} \text{ (hoặc 673 mL)}
   $$

7. **Tính nồng độ ion trong dung dịch**:
   - Cu(NO₃)₂ giảm 0,0504 mol, NaCl ban đầu có 0,2 mol và không có giảm.
   - Tổng nồng độ của ion trong dung dịch sau điện phân:
   $$
   C_{\text{Cu}^{2+}} = \frac{0,04 - 0,0504}{0,2} = 0 \text{ (không còn Cu}^{2+})}
   $$
   $$
   C_{\text{Na}^{+}} = \frac{0,2}{0,2} = 1 \text{ M (không thay đổi)}
   $$

**Kết luận**:
- Thể tích khí thoát ra: khoảng 673 mL.
- Nồng độ ion trong dung dịch: Cu²⁺ không còn, Na⁺ vẫn giữ nguyên 1 M.

Câu 228. Điện phân 200 ml dung dịch chứa Cu(NO₃)₂ 0,2M và NaCl 1M, sau một thời gian thu được 3,2 gam Cu bám ở catot và 0,03 mol khí ở anot. Dung dịch giảm 2,88 gam. Tính thể tích khí thoát ra và thay...