Câu hỏi: Điện phân (điện cực trơ, màng ngăn xốp) dung dịch X gồm CuSO4 và KCl (tỉ lệ mol tương ứng 5 : 4) với cường độ dòng điện 5A. Sau thời gian t giờ, thu được dung dịch Y có khối lượng giảm 54,6 gam so với dung dịch X. Dung dịch Y hoà tan tối đa 10,2 gam Al2O3. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn, hiệu suất điện phân 100%, bỏ qua sự bay hơi của nước. Giá trị của t gần nhất với giá trị nào sau đây?.
A. 5,0.
B. 6,5.
C. 4,5.
D. 7,5.
A. 5,0.
B. 6,5.
C. 4,5.
D. 7,5.
nCuSO4 = 5x và nKCl = 4x
2nSO42- > nK+ nên Y chứa H+ —> Cl- đã bị điện phân hết.
nAl2O3 = 0,1 —> nH+ = 0,6
TH1: Cu2+ đã bị điện phân hết
Sau khi hòa tan Al2O3 (0,1 mol) thì dung dịch thu được chứa K+ (4x), SO42- (5x) và Al3+ (0,2)
Bảo toàn điện tích: 4x + 0,2.3 = 2.5x —> x = 0,1
Catot: nCu = 0,5; nH2 = a
Anot: nCl2 = 0,2; nO2 = b
Bảo toàn electron: 0,5.2 + 2a = 0,2.2 + 4b
m giảm = 0,5.64 + 2a + 0,2.71 + 32b = 54,6
—> a = 0,2; b = 0,25
ne = 0,5.2 + 2a = It/F —> t = 27020s = 7,51h
TH2: Cu2+ chưa điện phân hết
Catot: nCu = y
Anot: nCl2 = 2x và nO2 = 0,6/4 = 0,15
Bảo toàn electron: 2.2x + 0,15.4 = 2y
m giảm = 71.2x + 0,15.32 + 64y = 54,6
—> x = 17/150; y = 79/150
y < 5x nên nghiệm thỏa mãn.
ne = 2y = It/F —> t = 20329s = 5,65h
2nSO42- > nK+ nên Y chứa H+ —> Cl- đã bị điện phân hết.
nAl2O3 = 0,1 —> nH+ = 0,6
TH1: Cu2+ đã bị điện phân hết
Sau khi hòa tan Al2O3 (0,1 mol) thì dung dịch thu được chứa K+ (4x), SO42- (5x) và Al3+ (0,2)
Bảo toàn điện tích: 4x + 0,2.3 = 2.5x —> x = 0,1
Catot: nCu = 0,5; nH2 = a
Anot: nCl2 = 0,2; nO2 = b
Bảo toàn electron: 0,5.2 + 2a = 0,2.2 + 4b
m giảm = 0,5.64 + 2a + 0,2.71 + 32b = 54,6
—> a = 0,2; b = 0,25
ne = 0,5.2 + 2a = It/F —> t = 27020s = 7,51h
TH2: Cu2+ chưa điện phân hết
Catot: nCu = y
Anot: nCl2 = 2x và nO2 = 0,6/4 = 0,15
Bảo toàn electron: 2.2x + 0,15.4 = 2y
m giảm = 71.2x + 0,15.32 + 64y = 54,6
—> x = 17/150; y = 79/150
y < 5x nên nghiệm thỏa mãn.
ne = 2y = It/F —> t = 20329s = 5,65h
Đáp án D.