Câu 249.
Điện phân dung dịch chứa Cu(NO₃)₂ và NaCl, điện cực trơ, thu được 6,4 gam Cu bám catot, 0,03 mol khí O₂ ở anot. Dung dịch giảm khối lượng 5,2 gam. Tính thể tích khí Cl₂ sinh ra nếu có và thay đổi nồng độ ion sau điện phân?

Question

Accepted Answer

{"userId":5362228,"userName":"bánh mì ram ram."}

Gọi số mol $Cl_2$ là x.

Các quá trình điện phân xảy ra như sau:

Catot (-):

$Cu^{2+} + 2e ightarrow Cu$

$2H_2O + 2e ightarrow H_2 + 2OH^-$

Anot (+):

$2Cl^- ightarrow Cl_2 + 2e$

$2H_2O ightarrow O_2 + 4H^+ + 4e$

Số mol $Cu$ tạo ra là: $n_{Cu} = \frac{6,4}{64} = 0,1$ mol.

Số mol $O_2$ là: $n_{O_2} = 0,03$ mol.

Ta có:

$m_{giảm} = m_{Cu} + m_{Cl_2} + m_{O_2}$

$5,2 = 6,4 + 71x + 0,03.32$

$71x = 5,2 - 6,4 - 0,03.32$

$71x = -2,16$

$x = \frac{-2,16}{71} < 0$

Vì $x<0$ nên $Cl^-$ đã điện phân hết và $H_2O$ bị điện phân.

Quá trình điện phân:

$Cu(NO_3)_2 + NaCl + H_2O ightarrow Cu + Cl_2 + O_2 + NaNO_3 + H_2O$

Catot (-):

$Cu^{2+} + 2e ightarrow Cu$

$2H_2O + 2e ightarrow H_2 + 2OH^-$

Anot (+):

$2Cl^- ightarrow Cl_2 + 2e$

$2H_2O ightarrow O_2 + 4H^+ + 4e$

Ta có: $n_{Cu} = 0,1$ mol

$n_{O_2} = 0,03$ mol

$n_{e(cho)} = 2n_{Cl_2} + 4n_{O_2} = 2n_{Cl_2} + 4.0,03 = 2n_{Cl_2} + 0,12$

$n_{e(nhận)} = 2n_{Cu}$

Bảo toàn e: $2n_{Cu} = 2n_{Cl_2} + 4n_{O_2}$

$2.0,1 = 2n_{Cl_2} + 4.0,03$

$0,2 = 2n_{Cl_2} + 0,12$

$n_{Cl_2} = \frac{0,2-0,12}{2} = 0,04$ mol

Vậy $V_{Cl_2} = 0,04.22,4 = 0,896$ lít.

$m_{giảm} = m_{Cu} + m_{Cl_2} + m_{O_2} = 5,2$

$6,4 + 71.0,04 + 0,03.32 = 6,4 + 2,84 + 0,96 = 10,2$

$m_{giảm} = 10,2 e 5,2$

=> $NaCl$ đã bị điện phân hết, $H_2O$ tiếp tục bị điện phân.

$2NaCl + 2H_2O ightarrow 2NaOH + H_2 + Cl_2$

$Cu(NO_3)_2 + H_2O ightarrow Cu + 2HNO_3 + \frac{1}{2}O_2$

Gọi số mol $Cl_2$ là x

Gọi số mol $H_2O$ bị điện phân là y

$n_{Cu} = 0,1$ mol

$n_{O_2} = 0,03$ mol

$m_{giảm} = m_{Cu} + m_{Cl_2} + m_{O_2}$

$5,2 = 6,4 + 71x + 0,03.32$

$2x = 0,16$

$x=0,04$

$n_{Cl_2} = 0,04$ mol

$V_{Cl_2} = 0,04.22,4 = 0,896$ lít.

$n_{Cl^-} = 2n_{Cl_2} = 2.0,04 = 0,08$ mol

$n_{Cu^{2+}} = 0,1$ mol

$Cu(NO_3)_2 ightarrow Cu^{2+} + 2NO_3^-$

NaCl $ ightarrow Na^+ + Cl^-$

$n_{NO_3^-} = 2n_{Cu(NO_3)_2}$

$n_{Na^+} = n_{NaCl} = n_{Cl^-} = 0,08$ mol

$m_{giảm} = m_{Cu} + m_{Cl_2} + m_{O_2}$

$5,2 = 6,4 + 0,04.71 + 0,03.32$

$5,2 = 6,4 + 2,84 + 0,96 = 10,2$ => m giảm sai.

Do giảm khối lượng, cần tính lại thể tích $Cl_2$ tạo ra.

Điện phân $Cu(NO_3)_2$, $NaCl$:

Anot: $2Cl^- ightarrow Cl_2 + 2e$

Anot: $2H_2O ightarrow O_2 + 4H^+ + 4e$

Catot: $Cu^{2+} + 2e ightarrow Cu$

Catot: $2H_2O + 2e ightarrow H_2 + 2OH^-$

Gọi số mol $Cl_2$ sinh ra là $x$ mol, khối lượng giảm là

$m_{giảm} = m_{Cu} + m_{Cl_2} + m_{O_2} = 6,4 + 71x + 0,03.32 = 5,2$

$6,4 + 71x + 0,96 = 5,2$

$7,36 + 71x = 5,2$

$71x = -2,16$

Ta thấy x có giá trị âm, vậy Cl- đã hết, H2O điện phân.

$2Cl^- + H_2O ightarrow Cl_2 + H_2$

$2H_2O ightarrow 2H_2 + O_2$

Vậy khối lượng giảm là

$m_{giảm} = m_{Cu} + m_{Cl_2} + m_{O_2} $

$V_{Cl_2} = 0$

Nồng độ ion sau điện phân.

---

Câu 249. Điện phân dung dịch chứa Cu(NO₃)₂ và NaCl, điện cực trơ, thu được 6,4 gam Cu bám catot, 0,03 mol khí O₂ ở anot. Dung dịch giảm khối lượng 5,2 gam. Tính thể tích khí Cl₂ sinh ra nếu có và thay...