Tiến hành điện phân dung dịch chứa a mol CuSO₄ bằng điện cực trơ đến khi khối lượng dung dịch giảm 16 gam thì dừng điện phân. Nhúng thanh Mg vào dung dịch sau điện phân, kết thúc phản ứng thấy khí H₂ thoát ra, đồng thời khối lượng thanh kim loại không đổi so với trước phản ứng. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị a là:

Đáp án A

Phương pháp giải:

Do nhúng Mg vào dd sau điện phân thì khối lượng thanh Mg không đổi nên chứng tỏ dd sau điện phân có chứa Cu²⁺ để sinh ra Cu bù vào lượng Mg bị tan.

Catot:      Cu²⁺ +  2e → Cu

Anot:       H₂O → 2H⁺ + ½ O₂  +  2e

Dựa vào khối lượng dung dịch giảm tính được lượng Cu²⁺ bị điện phân.

Từ đó xác định thành phần dung dịch sau điện phân.

Khi nhúng Mg vào dd sau điện phân:

            Mg + Cu²⁺ → Mg²⁺ + Cu

            Mg + 2H⁺ → Mg²⁺ + H₂

Khối lượng thanh Mg không đổi nên lượng Mg tan ra bằng lượng Cu bám vào ⟹ giá trị của a.

Giải chi tiết:

Do nhúng Mg vào dd sau điện phân thì khối lượng thanh Mg không đổi nên chứng tỏ dd sau điện phân có chứa Cu²⁺ để sinh ra Cu bù vào lượng Mg bị tan.

Giả sử n_Cu²⁺ _{bị điện phân} = b (mol).

Catot:      Cu²⁺ +  2e → Cu

                 b →     2b →  b

Anot:       H₂O → 2H⁺ + ½ O₂  +  2e

                             2b ←   0,5b ← 2b

Ta có: m_{dd giảm} = m_Cu + m_O2 ⟹ 64b + 32.0,5b = 16 ⟹ b = 0,2.

Dung dịch sau điện phân có chứa: Cu²⁺ dư (a - 0,2); H⁺ (0,4) và SO₄^2- (a)

Khi nhúng Mg vào dd sau điện phân:

            Mg      +     Cu²⁺ → Mg²⁺ + Cu

            (a-0,2) ← (a-0,2) →          (a-0,2)

            Mg  +  2H⁺ → Mg²⁺ + H₂

            0,2 ←  0,4

Khối lượng thanh Mg không đổi nên lượng Mg tan ra bằng lượng Cu bám vào

⟹ 24.(a - 0,2 + 0,2) = 64.(a - 0,2)

⟹ a = 0,32.