Câu hỏi
Thực tập sinh X tiến hành thí nghiệm điện phân sau: Điện phân 100 ml dung dịch chứa FeCl 3 aM và CuSO4 bM với điện cực trơ, không màng ngăn, cường độ dòng điện là 7,72 Ampe trong thời gian 20 phút thì ngắt dòng điện. X đo được thể tích khí thu được bên anot là 0,7056 lít (đktc). Sau đó, do sơ suất, thực tập X cắm ngược chiều cực của nguồn điện vào hai điện cực của bình điện phân, điện phân thêm 30 phút nữa với cường độ dòng không đổi thì thể tích khí thu được ở cả hai điện cực là 0,8176 lít (đktc). Giá trị của b là:
- A. 0,72 M
- B. 0,93 M.
- C. 0,50 M.
- D. 0,43 M.
Đáp án đúng
C. 0,50 M.
Có thể bạn cần
Tổng hợp sách, PDF, bảng tra cứu và đề luyện tập cho học sinh THCS, THPT. Lọc nhanh theo lớp, môn học hoặc nhu cầu học tập.
Giải thích vì sao đáp án đúng
Đáp án đúng là C. 0,50 M..
Dựa vào dữ kiện của câu hỏi, phương án này là lựa chọn phù hợp nhất.
Xét trong 20 phút đầu. Số mol electron trao đổi là: ({n_{e,trao,doi1}} = frac{{I.t}}{F} = frac{{7,72.20.60}}{{96500}} = 0,096,(mol)) Số mol khí thu được bên anot: (n{,_{khi(dktc)}} = frac{V}{{22,4}} = frac{{0,7056}}{{22,4}} = 0,0315,(mol)) Đặt số mol Cl 2 = a (mol) và số mol O2 = b (mol) Ta có hệ phương trình: (left{ begin{array}{l}n{,_{khi,anot}} = a + b = 0,0315{n_{e,trao,doi}}_1 = 2a + 4b = 0,096end{array} right. Rightarrow left{ begin{array}{l}a = ? = {n_{C{l_2}}}b = ? = {n_{{O_2}}}end{array} right.) BTNT “Cl”: n FeCl3 = 1/3n Cl- = 2/3n Cl2 = ? (mol) Xét trong 30 phút tiếp theo: Số mol electron trao đổi là: ({n_{e,trao,doi2}} = frac{{I.t}}{F} = frac{{7,72.30.60}}{{96500}} = 0,144,(mol)) Số mol khí thu được hai bên : (n{,_{khi(dktc)}} = frac{V}{{22,4}} = frac{{0,8176}}{{22,4}} = 0,0365,(mol)) Nếu trong 20 phút đầu tiên Cu 2+ đã điện phân hết thì 30 phút tiếp theo chỉ có H2 thoát ra bên catot và O2 thoát ra bên anot. ( Rightarrow left{ begin{array}{l}{n_{{H_2}(catot)}} = frac{{ne,trao,doi,2}}{2} = ?,(mol){n_{{O_2}(anot)}} = frac{{ne,trao,doi,2}}{4} = ?,(mol)end{array} right.) → kết luận được vô lí Do đó trong 20 phút đầu Cu 2+ chưa điện phân hết, Cu 2+ tiếp tục bị điện phân ở 30 phút tiếp theo Sử dụng bảo toàn e, chú ý có hiện tượng dương cực tan. Xét trong 20 phút đầu. Số mol electron trao đổi là: ({n_{e,trao,doi1}} = frac{{I.t}}{F} = frac{{7,72.20.60}}{{96500}} = 0,096,(mol)) Số mol khí thu được bên anot: (n{,_{khi(dktc)}} = frac{V}{{22,4}} = frac{{0,7056}}{{22,4}} = 0,0315,(mol)) Ta có hệ phương trình: (left{ begin{array}{l}n{,_{khi,anot}} = a + b = 0,0315{n_{e,trao,doi}}_1 = 2a + 4b = 0,096end{array} right. Rightarrow left{ begin{array}{l}a = 0,015 = {n_{C{l_2}}}b = 0,0165 = {n_{{O_2}}}end{array} right.) Đặt số mol Cl 2 = a (mol) và số mol O2 = b (mol) (left{ begin{array}{l}n{,_{khi,anot}} = a + b = 0,0315{n_{e,trao,doi}}_1 = 2a + 4b = 0,096end{array} right. Rightarrow left{ begin{array}{l}a = 0,015 = {n_{C{l_2}}}b = 0,0165 = {n_{{O_2}}}end{array} right.) BTNT “Cl”: n FeCl3 = 1/3n Cl- = 2/3n Cl2 = 2/3.0,015 = 0,01 (mol) Xét trong 30 phút tiếp theo: Số mol electron trao đổi là: ({n_{e,trao,doi2}} = frac{{I.t}}{F} = frac{{7,72.30.60}}{{96500}} = 0,144,(mol)) Số mol khí thu được hai bên : (n{,_{khi(dktc)}} = frac{V}{{22,4}} = frac{{0,8176}}{{22,4}} = 0,0365,(mol)) Nếu trong 20 phút đầu tiên Cu 2+ đã điện phân hết thì 30 phút tiếp theo chỉ có H2 thoát ra bên catot và O2 thoát ra bên anot. ( Rightarrow left{ begin{array}{l}{n_{{H_2}(catot)}} = frac{{ne,trao,doi,2}}{2} = frac{{0,144}}{2} = 0,072,(mol){n_{{O_2}(anot)}} = frac{{ne,trao,doi,2}}{4} = frac{{0,144}}{4} = 0,036,(mol)end{array} right.) suy ra tổng mol khí thu được là: 0,072 + 0,036 = 0,108 # đề cho 0,0365 → vô lí Do đó trong 20 phút đầu Cu 2+ chưa điện phân hết, Cu 2+ tiếp tục bị điện phân ở 30 phút tiếp theo Đặt trong dd số mol Cu 2+ còn dư = x (mol)20 phút đầu khối lượng Cu thu được bên catot là: ({n_{Cu}} = frac{{{n_{e,trao,doi,1}} – ,{n_{F{e^{3 + }},trao,doi}}}}{2} = frac{{0,096 – 0,01.1}}{2} = 0,043,(mol)) Khi cắm ngược cực, xảy ra điện cực dương tan. Tốn 0,086 mol electron để chuyển toàn bộ Cu bên cực này sang bên cực kia. → n e còn lại = 0,144 – 0,086 = 0,058 (mol) Lúc này: Catot: n Cu = n Cu2+ = x (mol) → n H2 = (n e còn lại – n e Cu2+ nhận )/2 = (0,058 – 2x)/2 → n H2 = 0,029 – x (mol) Anot: ({n_{{O_2}(anot)}} = frac{{ne,con,lai}}{4} = frac{{0,058}}{4} = 0,0145,(mol)) Ta có: n H2 catot + n O2 catot = 0,0365 → 0,029 – x + 0,0145 = 0,0365 → x = 0,007 → n Cu2+ ban đầu = 0,043 + 0,007 = 0,05 (mol) → b = n Cu2+ /V = 0,05/0,1= 0,5 (M) Đáp án C
Trắc nghiệm Hóa học lớp 12 liên quan
Vì sao các đáp án còn lại không đúng?
- A. 0,72 M không phải đáp án đúng. Phương án này bị loại vì không phù hợp với dữ kiện của đề bài hoặc không khớp với bản chất kiến thức đang được hỏi. Khi so sánh với đáp án đúng C. 0,50 M., có thể thấy lựa chọn A không thỏa mãn kết luận cần tìm.
- B. 0,93 M. không phải đáp án đúng. Phương án này bị loại vì không phù hợp với dữ kiện của đề bài hoặc không khớp với bản chất kiến thức đang được hỏi. Khi so sánh với đáp án đúng C. 0,50 M., có thể thấy lựa chọn B không thỏa mãn kết luận cần tìm.
- C. 0,50 M. là đáp án đúng. Phương án này phù hợp với kết luận của lời giải: C. 0,50 M.. Cụ thể, Xét trong 20 phút đầu. Số mol electron trao đổi là: ({n_{e,trao,doi1}} = frac{{I.t}}{F} = frac{{7,72.20.60}}{{96500}} = 0,096,(mol)) Số mol khí thu được bên anot: (n{,_{khi(dktc)}} = frac{V}{{22,4}} = frac{{0,7056}}{{22,4}} = 0,0315,(mol)) Đặt số mol Cl 2 = a (mol) và số mol O2 = b (mol) Ta có hệ phương trình: (left{ begin{array}{l}n{,_{khi,anot}} = a + b = 0,0315{n_{e,trao,doi}}_1 = 2a + 4b = 0,096end{array} right. Rightarrow left{ begin{array}{l}a = ? = {n_{C{l_2}}}b = ? = {n_{{O_2}}}end{array} right.) BTNT “Cl”: n FeCl3 = 1/3n Cl- = 2/3n Cl2 = ? (mol) Xét trong 30 phút tiếp theo: Số mol electron trao đổi là: ({n_{e,trao,doi2}} = frac{{I.t}}{F} = frac{{7,72.30.60}}{{96500}} = 0,144,(mol)) Số mol khí thu được hai bên : (n{,_{khi(dktc)}} = frac{V}{{22,4}} = frac{{0,8176}}{{22,4}} = 0,0365,(mol)) Nếu trong 20 phút đầu tiên Cu 2+ đã điện phân hết thì 30 phút tiếp theo chỉ có H2 thoát ra bên catot và O2 thoát ra bên anot. ( Rightarrow left{ begin{array}{l}{n_{{H_2}(catot)}} = frac{{ne,trao,doi,2}}{2} = ?,(mol){n_{{O_2}(anot)}} = frac{{ne,trao,doi,2}}{4} = ?,(mol)end{array} right.) → kết luận được vô lí Do đó trong 20 phút đầu Cu 2+ chưa điện phân hết, Cu 2+ tiếp tục bị điện phân ở 30 phút tiếp theo Sử dụng bảo toàn e, chú ý có hiện tượng dương cực tan. Xét trong 20 phút đầu. Số mol electron trao đổi là: ({n_{e,trao,doi1}} = frac{{I.t}}{F} = frac{{7,72.20.60}}{{96500}} = 0,096,(mol)) Số mol khí thu được bên anot: (n{,_{khi(dktc)}} = frac{V}{{22,4}} = frac{{0,7056}}{{22,4}} = 0,0315,(mol)) Ta có hệ phương trình: (left{ begin{array}{l}n{,_{khi,anot}} = a + b = 0,0315{n_{e,trao,doi}}_1 = 2a + 4b = 0,096end{array} right. Rightarrow left{ begin{array}{l}a = 0,015 = {n_{C{l_2}}}b = 0,0165 = {n_{{O_2}}}end{array} right.) Đặt số mol Cl 2 = a (mol) và số mol O2 = b (mol) (left{ begin{array}{l}n{,_{khi,anot}} = a + b = 0,0315{n_{e,trao,doi}}_1 = 2a + 4b = 0,096end{array} right. Rightarrow left{ begin{array}{l}a = 0,015 = {n_{C{l_2}}}b = 0,0165 = {n_{{O_2}}}end{array} right.) BTNT “Cl”: n FeCl3 = 1/3n Cl- = 2/3n Cl2 = 2/3.0,015 = 0,01 (mol) Xét trong 30 phút tiếp theo: Số mol electron trao đổi là: ({n_{e,trao,doi2}} = frac{{I.t}}{F} = frac{{7,72.30.60}}{{96500}} = 0,144,(mol)) Số mol khí thu được hai bên : (n{,_{khi(dktc)}} = frac{V}{{22,4}} = frac{{0,8176}}{{22,4}} = 0,0365,(mol)) Nếu trong 20 phút đầu tiên Cu 2+ đã điện phân hết thì 30 phút tiếp theo chỉ có H2 thoát ra bên catot và O2 thoát ra bên anot. ( Rightarrow left{ begin{array}{l}{n_{{H_2}(catot)}} = frac{{ne,trao,doi,2}}{2} = frac{{0,144}}{2} = 0,072,(mol){n_{{O_2}(anot)}} = frac{{ne,trao,doi,2}}{4} = frac{{0,144}}{4} = 0,036,(mol)end{array} right.) suy ra tổng mol khí thu được là: 0,072 + 0,036 = 0,108 # đề cho 0,0365 → vô lí Do đó trong 20 phút đầu Cu 2+ chưa điện phân hết, Cu 2+ tiếp tục bị điện phân ở 30 phút tiếp theo Đặt trong dd số mol Cu 2+ còn dư = x (mol)20 phút đầu khối lượng Cu thu được bên catot là: ({n_{Cu}} = frac{{{n_{e,trao,doi,1}} – ,{n_{F{e^{3 + }},trao,doi}}}}{2} = frac{{0,096 – 0,01.1}}{2} = 0,043,(mol)) Khi cắm ngược cực, xảy ra điện cực dương tan. Tốn 0,086 mol electron để chuyển toàn bộ Cu bên cực này sang bên cực kia. → n e còn lại = 0,144 – 0,086 = 0,058 (mol) Lúc này: Catot: n Cu = n Cu2+ = x (mol) → n H2 = (n e còn lại – n e Cu2+ nhận )/2 = (0,058 – 2x)/2 → n H2 = 0,029 – x (mol) Anot: ({n_{{O_2}(anot)}} = frac{{ne,con,lai}}{4} = frac{{0,058}}{4} = 0,0145,(mol)) Ta có: n H2 catot + n O2 catot = 0,0365 → 0,029 – x + 0,0145 = 0,0365 → x = 0,007 → n Cu2+ ban đầu = 0,043 + 0,007 = 0,05 (mol) → b = n Cu2+ /V = 0,05/0,1= 0,5 (M) Đáp án C
- D. 0,43 M. không phải đáp án đúng. Phương án này bị loại vì không phù hợp với dữ kiện của đề bài hoặc không khớp với bản chất kiến thức đang được hỏi. Khi so sánh với đáp án đúng C. 0,50 M., có thể thấy lựa chọn D không thỏa mãn kết luận cần tìm.
Kiến thức liên quan
Câu hỏi thuộc phần điều chế Kim loại. Nguyên tắc chung là khử ion kim loại thành nguyên tử kim loại. Kim loại hoạt động mạnh thường được điều chế bằng điện phân nóng chảy.
Bạn có thể xem thêm kiến thức nền tại bảng tuần hoàn hóa. Với dạng câu hỏi về cấu hình electron, cần xác định đúng số hiệu nguyên tử, thứ tự phân bố electron vào các phân lớp và chú ý cấu hình electron của ion nếu đề hỏi ion.
Mẹo ghi nhớ
Khi gặp câu hỏi tương tự, hãy xác định từ khóa chính trong đề bài, sau đó đối chiếu với tính chất đặc trưng của nguyên tố, nhóm nguyên tố hoặc hợp chất được nhắc đến. Cách làm này giúp loại trừ nhanh các phương án sai và chọn đáp án chính xác hơn.
