Điện phân dung dịch X chứa hỗn hợp CuSO4 và KCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi. Tổng số mol khí thoát ra ở cả hai điện cực (y mol) phụ thuộc vào thời gian điện phân (x giây) được biểu diễn theo đồ thị sau:
Nếu điện phân dung dịch X trong thời gian 3t giây thu được dung dịch Y. Dung dịch Y hoà tan tối đa m gam Al. Biết hiệu suất của phản ứng điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong nước và nước không bay hơi trong quá trình điện phân. Giá trị của m là
A. 5,4.
B. 2,7
C. 3,6.
D. 8,1.
Đáp án C
Tại t(s) chỉ có khí Cl2 thoát ra → n(Cl2) = 0,1 mol.
→ n(e) = 2n (Cl2) = 0,2 mol
Tại 4t (s) có Cl2, H2, O2 thoát ra.
Cu2+ + 2e → Cu. 2Cl- → Cl2 + 2e
0,2← 0,1→ 0,2
2H2O + 2e → 2OH- + H2. 2H2O → 4H+ + O2 + 4e
Có n(e) = 4. 0,2 = 0,8 mol (bằng 4 lần số mol e tại t giây)
→ n(O2) = [0,8 – 0,2] : 4 = 0,15 mol.
→ n(H2) = 0,35 – 0,15 – 0,1 = 0,1 mol → n(Cu2+) = [0,8 – 0,1. 2] : 2 = 0,3 mol
Dung dịch X: CuSO4 (0,3 mol) và KCl (0,2 mol)
Tại thời điểm 3t giây thì n(e) = 0,6 mol
Cu2+ + 2e → Cu. 2Cl- → Cl2 + 2e.
0,3 → 0,6 → 0,3 0,2 → 0,1 → 0,2
2H2O → 4H+ + O2 + 4e
0,2 ← 0,4 ←0,1 ←0,4
Dung dịch Y: K+ (0,2 mol); SO42- (0,3 mol); H+ (0,4 mol)
2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2.
→ n(Al) = 0,4 : 3 = 2/15 (mol) → m = 3,6 (g)
