Điện phân dung dịch X chứa a mol CuSO4 và 0,2 mol KCl ( điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi). Trong thời gian t giây, thu được 2,464 lít khí ở anot (dktc). Nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng thể tích khí thu được ở cả hai điện cực là 5,824 lít (đktc). Biết hiệu suất điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong dung dịch. Giá trị của a là
A. 0,18
B. 0,26
C. 0,15
D. 0,24
Đáp án C
CuSO4 : a mol
KCl : 0,2 mol
n khí (+) = 2,464 : 22,4 = 0,11 mol (t giây)
Dung dịch điện phân có Cu2+, Cl- nên giai đoạn đầu điện phân H2O chưa bị điện phân.
Tại cực (+) 2Cl− →Cl2 + 2e
0,2 →0,1 0,2 mol
nCl2 = 0,1 < 0,11
Vậy trong thời gian t giây ở (+), H2O đã bị điện phân.
2H2O → O2 + 4e + 4H+
0,01 →0,04
⇒nO2 = 0,11−0,1=0,01 mol
Ta có n e- nhường trong t (giây) = 0,2 + 0,04 = 0,24 mol
Vậy trong thời gian 2t (giây) ne- (nhường, nhận) = 0,24 × 2 = 0,48 mol
⇒ trong t (giây) kế tiếp ở (+) H2O đã điện phân tiếp.
2H2O→O2 + 4e + 4H+
0,06← 0,24
⇒ n khí (+) = 0,1 + 0,01 + 0,06 = 0,17 mol
∑n(↑) ở 2 cực trong 2t (giây) = 5,824 : 22,4= 0,26 mol
⇒ ở cực (-) Cu2+ đã hết và H2O đã bị khử thoát H2.
⇒nH2 = 0,26−0,17 = 0,09 mol⇒nH2 = 0,26−0,17 = 0,09 mol
(−)Cu+2 + 2e →Cu
a→ 2a
2H2O + 2e → H2 + 2OH−
0,18←0,09
Ta có: 2a + 0,18 = 0,48 ⇔ 2a = 0,03 ⇒ a = 0,15