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

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

n_Cl2 = 0,1 < 0,11

Vậy trong thời gian t giây ở (+), H₂O đã bị điện phân.

2H₂O →  O2 + 4e  + 4H⁺

0,01             →0,04

⇒n_O2 = 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) n_{e- (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.

⇒n_H2 = 0,26−0,17 = 0,09 mol⇒n_H2 = 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