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

Đáp án A

n_khí = 4,48 : 22,4 = 0,2 (mol); n_Al2O3 = 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)

=> n_O2 = 1/4n_H+ = 0,225 (mol)  > 0,2 mol khí => loại

TH₂: Bên catot nước bị điện phân trước, không có (4)

=> n_Cl2 = n_khí = 0,2 (mol) => n_e trao đổi = 2n_Cl2 = 0,4 (mol)

Al₂O₃ + 2OH^- → 2AlO₂^- + 2H₂O

0,15→ 0,3 (mol)

=> n_Cu2+  = (0,4 – 0,3)/ 2 = 0,05 (mol)

=> m = m_CuSO4 + m_KCl = 0,05. 160 + 0,4. 74,5 = 37,8 (g)