Điện phân (với điện cực trơ, màng ngăn) dung dịch chứa hỗn hợp CuSO4 và NaCl (tỉ lệ mol 1:1) bằng dòng điện một chiều có cường độ ổn định. Sau t (h), thu được dung dịch X và sau 2t (h), thu được dung dịch Y. Dung dịch X tác dụng với bột Al dư, thu được a mol khí H2. Dung dịch Y tác dụng với bột Al dư, thu được 4a mol khí H2. Cho các phát biểu sau:

Đáp án A

Xét tại thời điểm t(h); dung dịch sau điện phân hòa tan Al sinh ra H₂ mà tỷ lệ CuSO₄ : NaCl = 1 : 1

→ Đặt số mol CuSO₄ và NaCl đều là b mol.

Ở catot: Cu²⁺ + 2e → Cu⁰; ở anot: 2Cl^- - 2e → Cl₂ ; 2H₂O - 4e → 4H⁺ + O₂.

Dung dịch X phản ứng với Al sinh ra a mol H₂ → lượng H⁺ đã phản ứng = 2a mol.

→ Số mol e trao đổi = b + 2a mol.

→ Xét tại thời điểm 2t(h), số mol e trao đổi = 2 (2a + b) mol.

Ở catot:

Cu²⁺ + 2e → Cu⁰ ; 2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂ 

Ở anot: 2Cl^- - 2e → Cl₂ ; 2H₂O - 4e → 4H⁺ + O₂.

Số mol e Cl^- nhường = b mol → số mol e H₂O nhường = 4a + b mol → Lượng H⁺ sinh ra = 4a + b

Số mol e Cu²⁺ nhận = 2b mol → Số mol e H₂O nhận = 4a mol → số mol OH^- = 4a mol. Trong dung dịch có OH^- và H⁺ nên: H⁺ + OH^- → H₂O.

→ Lượng H⁺ dư = b mol.

Cho Al dư vào dung dịch: Al + 3H⁺ ® Al³⁺ + 3/2 H₂.

® Số mol H₂ = b /2 = 4a ® a : b = 1 : 8

■ Xét các nhận định:

+ Tại thời điểm 2t(h) số mol khí thoát ra ở hai cực là: 2a + 0,5 b + 0,25(4a + b), thay b = 8a ® số mol khí thoát ra = 9a mol ® (1) đúng.

+ Tại thời điểm 1,75t(h) thì số mol e trao đổi = 1,75 (2a + b) mol.

Nếu H₂O điện phân thì Cu²⁺ điện phân hết ® số mol e Cu²⁺ nhận = 2b mol <1,75 (2a + b) ® 0,25b < 3,5a ® b : a < 14 đúng (do b : a = 8) ® (2) đúng.

+ Tại thời điểm 1,5t(h) thì số mol e trao đổi =1,5 (2a + b) mol.

Nếu H₂O điện phân thì Cu²⁺ điện phân hết ® số mol e Cu²⁺ nhận = 2b mol < 1,5 (2a + b)

® 0,5b < 3a ® a : b > 1 / 6 ® sai (do a : b = 1 : 8) ® Cu²⁺ chưa điện phân hết ® (3) đúng.

+ Tại thời điểm 0,8t (h) thì số mol e trao đổi = 0,8 (2a + b) mol.

Nếu H₂O điện phân thì Cl^- vừa bị điện phân hết ® số mol e Cl^- nhường là b mol = 0,8 (2a + b)

® 0,2b = 1,6 a ® a : b = 1 / 8 đúng (do a : b = 1: 8) ® (4) đúng.

+ Tại thời điểm 2t (h) thì số mol H₂ sinh ra = 2a mol ® (5) sai.