Tiến hành điện phân dung dịch chứa a mol CuSO4 và b mol NaCl bằng dòng điện một chiều có cường độ 2A (điện cực trơ, màng ngăn xốp, hiệu suất điện phân 100%, bỏ qua sự hòa tan của k...

* Hướng dẫn giải

Giai đoạn 1:

Catot: \(C{{u}^{2+}}+2e\to Cu\), Anot: \(2C{{l}^{-}}\to C{{l}_{2}}+2e\).

→ 2 mol e ứng với 1 mol khí sinh ra ở cả hai điện cực.

Giai đoạn 2: Có hai trường hợp xảy ra.

+ Trường hợp 1: \(C{{l}^{-}}\) bị điện phân hết trước Cu²⁺.

Catot: \(C{{u}^{2+}}+2e\to Cu\); Anot: \({{H}_{2}}O\to 2{{H}^{+}}+0,5{{O}_{2}}+2e\)

\[\to \] 2 mol e ứng với 0,5 mol khí sinh ra ở cả hai điện cực.

+ Trường hợp 2: Cu²⁺ bị điện phân hết trước \(C{{l}^{-}}\).

Catot: \(2{{H}_{2}}O+2e\to 2O{{H}^{-}}+1{{H}_{2}}\); Anot: \(2C{{l}^{-}}\to 1C{{l}_{2}}+2e\)

\[\to \]2 mol e ứng với 2 mol khí sinh ra ở cả hai điện cực.

Nhìn vào đường gấp khúc của đồ thị, ta thấy đoạn hai dốc hơn đoạn một, do đó trường hợp xảy ra là trường hợp 2.

Số mol Cl₂ thu được trong giai đoạn 1 là a. Gọi x là số mol Cl₂ thu được từ khi Cu²⁺ bị điện phân hết cho đến thời điểm t₁ = 4825s.

Ta có hệ: \(\left\{ \begin{align}

  & {{n}_{e(1)}}=2a+2x=\frac{2.4825}{96500} \\

 & {{n}_{kh\acute{i}(1)}}=a+2x=\frac{1,344}{22,4} \\

\end{align} \right.\to \left\{ \begin{align}

  & a=0,04 \\

 & x=0,01 \\

\end{align} \right.\)

Giai đoạn 3: \({{H}_{2}}O\to {{H}_{2}}+0,5{{O}_{2}}\)

Gọi y là số mol Cl₂ thu được trong giai đoạn 2, z là số mol H₂O bị điện phân cho đến thời điểm \({{t}_{2}}=7720s.\)

Ta có hệ: \(\left\{ \begin{align}

  & {{n}_{e(2)}}=2.0,04+2y+2z=\frac{2.7720}{96500} \\

 & {{n}_{kh\acute{i}(2)}}=0,04+2y+1,5z=\frac{2,464}{22,4} \\

\end{align} \right.\to \left\{ \begin{align}

  & y=0,02 \\

 & z=0,02 \\

\end{align} \right.\)

\(b=2.0,04+2.0,02=0,12\to a:b=0,04:0,12=1:3\)