Điện phân (với cực điện trơ, màng ngăn xốp) dung dịch gồm 0,2 mol Fe₂(SO₄)₃, 0,2 mol CuSO₄ và 0,4 mol NaCl. Biết rằng hiệu suất điện phân đạt 100%. Điều khẳng định nào sau đây là đúng?

Đáp án C

Tại catot sẽ lần lượt xảy ra các quá trình:

(1) Fe³⁺ + 1e → Fe²⁺      

(2) Cu²⁺ + 2e → Cu

(3) Fe²⁺ + 2e → Fe      

(4) 2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-

Tại anot sẽ lần lượt xảy ra các quá trình:

a) 2Cl^- → Cl₂ + 2e    

b) 2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e

Trong dung dịch ban đầu có 0,4 mol Fe³⁺, 0,2 mol Cu²⁺, 0,4 mol Cl^- và các ion khác không tham gia phản ứng điện phân

A. Sai. Khi catot tăng 12,8 gam, tức là Cu²⁺ vừa hết, phản ứng (2) vừa kết thúc. Khi đó dung dịch chỉ có màu trắng xanh của Fe²⁺.

B. Sai. Khi khối lượng catot tăng lên 6,4 gam, tức là đã có 0,1 mol Cu²⁺ bị điện phân. Vậy phản ứng (1) đã xảy ra hết, phản ứng (2) xảy ra một phần

Áp dụng công thức : q = ∑n_i z_iF

Trong đó ni là số mol chất i (phân tử hoặc ion) bị điện phân, zi là số e của chất i trao đổi ở điện cực

Ta có: q = (0,4.1 + 0,1.2).96500 = 57900 (C)

C. Đúng. Khi có 4,48 lít khí thoát ra ở anot, tức là có 0,2 mol khí thoát ra suy ra phản ứng (a) xảy ra hoàn toàn và vừa đủ. Tại anot có 0,4 mol e trao đổi.

Đông thời tại catot phản ứng (1) xảy ra hoàn toàn và vừa đủ. Chưa có kim loại kết tử trên điện cực.

D. Sai. Khi có khí bắt đầu thoát ra ở catot tức là các phản ứng (1) (2) (3) (4) đã xảy ra hoàn toàn. Số e trao đổi ở catot là 1,4 mol.

Tại anot, phản ứng (a) đã xảy ra hoàn toàn và có 0,4 mol electron đã tiêu thụ trong phản ứng (a), sinh ra 0,2 mol Clo

Số e tiêu thụ cho phản ứng (b) sẽ là 1 mol. Vậy có 0,25 mol khí oxi sinh ra.

Tổng số mol khí sinh ra tại anot trong trường hợp này là 10,08 lít.