Điện phân dung dịch X chứa m gam 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 (đktc). 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 m là:

Đáp án B

Các quá trình có thể xảy ra ở 2 điện cực:

+) Catot:     Cu²⁺ + 2e → Cu

                   2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂

+) Anot:     2Cl^- → Cl₂ + 2e

                   2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e

- Khi điện phân trong t giây:

n_{khí Anot} = 2,464: 22,4 = 0,11 mol

n_Cl2 = 0,5n_Cl- = 0,1 mol < 0,11 => Nước đã bị điện phân ở Anot

=> n_O2 = n_{khí anot} – n_Cl2 = 0,11 – 0,1 = 0,01 mol

=> n_{e trao đổi} = 2n_Cl2 + 4n_O2 = 2.0,1 + 4.0,01 = 0,24 mol

- Khi điện phân trong 2t giây:

=> Số mol electron trao đổi sẽ gấp đôi: n_{e trao đổi} = 2.0,24 = 0,48 mol

+) Tại Anot: n_Cl2 = 0,1 mol

Có: n_e = 2n_Cl2 + 4n_O2 => n_O2 = ¼ (0,48 – 2.0,1) = 0,07 mol

=> n_{khí Anot} = n_Cl2 + n_O2 = 0,1 + 0,07 = 0,17 mol

n_khí  = 5,824: 22,4 = 0,26 mol > 0,17 => Nước bị điện phân ở Catot

=> n_H2(Catot) = 0,26 – 0,17 = 0,09 mol

- Bảo toàn e: n_{e trao đổi} = 2n_Cu2+ + 2n_H2 = 4n_O2 + 2n_Cl2

=> n_Cu2+ = ½ (4.0,07 + 2.0,1 – 2.0,09) = 0,15 mol

=> m = m_CuSO4 = 160.0,15 = 24g