Điện phân dung dịch chứa m gam hỗn hợp CuSO4 và KCl bằng điện cực trơ, màng ngăn xốp tới khi nước bắt đầu điện phân ở cả 2 cực thì dừng điện phân, thu được dung dịch X và 4,48 lít khí thoát ra ở anot (đktc). Dung dịch X hòa tan tối đa 15,3 gam Al2O3. Giá trị của m là
A. 37,8.
B. 31,4.
C. 42,6.
D. 49,8.
Đáp án A
nkhí = 4,48 : 22,4 = 0,2 (mol); nAl2O3 = 15,3 : 102 = 0,15 (mol)
Có thể xảy ra:
Catot: Anốt
Cu2+ + 2e → Cu (1) Cl- → Cl2 + 2e (3)
2H2O + 2e → 2OH- + H2↑ (2) 2H2O → 4H+ + O2 + 4e (4)
Vì Al2O3 có thể bị hòa tan bởi OH- hoặc H+ nên có thể xảy ra 2 trường hợp sau:
TH1: Bên anot nước bị điện phân trước, không có (2) xảy ra.
Al2O3 + 6H+ → 2Al3+ + 3H2O
0,15→ 0,9 (mol)
=> nO2 = 1/4nH+ = 0,225 (mol) > 0,2 mol khí => loại
TH2: Bên catot nước bị điện phân trước, không có (4)
=> nCl2 = nkhí = 0,2 (mol) => ne trao đổi = 2nCl2 = 0,4 (mol)
Al2O3 + 2OH- → 2AlO2- + 2H2O
0,15→ 0,3 (mol)
=> nCu2+ = (0,4 – 0,3)/ 2 = 0,05 (mol)
=> m = mCuSO4 + mKCl = 0,05. 160 + 0,4. 74,5 = 37,8 (g)