Cho 24,94 gam hỗn hợp gồm CuSO4 và KCl vào nước dư, thu được dung dịch X. Tiến hành điện phân dung dịch X bằng điện cực trơ, màng ngăn xốp với cường độ dòng điện I = 5A trong thời gian t giây, thấy khối lượng dung dịch giảm 9,7 gam so với dung dịch X ban đầu. Mặt khác nếu điện phân trong thời gian 1,5t giây thấy khối lượng catot tăng 6,4 gam và thu được dung dịch Y. Dung dịch Y hòa tan tối đa m gam Al­ 2 O 3. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m và t lần lượt là

Đây là dạng câu hỏi tính toán hóa học cơ bản. Trước hết cần xác định dữ kiện đề bài đang cho dưới dạng khối lượng, số mol hoặc thể tích khí, sau đó chọn công thức phù hợp để tìm kết quả.

Lập luận để thấy được tại thời gian 1,5t giây Cu 2+ đã điện phân hết hoàn toàn ⇒ n CuSO4 bđ = 0,1 (mol); n KCl = 0,12 (mol) Viết các bán phản ứng xảy ra tại mối điện cực trong thời gian t giây và 1,5t giây Sử dụng bảo toàn e vào quá trình tính toán Chú ý: Al2O3 có thể tan được cả trong môi trường H+ hoặc OH−− Xét thời gian điện phân là 1,5t giây m catot tăng = m Cu = 6,4 (g) → n Cu = 6,4: 64 = 0,1 (mol)+ Giả sử tại 1,5t giây catot Cu 2+ chưa điện phân hết → Anot có Cl− và H2O phải bị điện phân (Vì dd Y sau pư hòa tan được Al2O3 ) → n e trao đổi = 2n Cu = 0,2 (mol) → Tại thời gian t giây → n e trao đổi = 0,2/1,5 = 2/15 (mol) áp dụng công thức ta có:ne trao doi = (I.t)/(F) → (2)/(15) = (5.t)/(96500) → t = 2573,33 → loại vì không có đáp án t phù hợp+ Giả sử tại 1,5t giây catot Cu 2+ điện phân hết có H2O điện phân và Anot có Cl− và H2O phải bị điện phân → n CuSO4 ban đầu = n Cu = 0,1 (mol) BTKL: m CuSO4 ban đầu+ m KCl ban đầu = 24,94 (g) → m KCl bđ = 24,94− 0,1.160 = 8,94 (g) → n KCl bđ = 0,12 (mol) Ta thấy: m Cu tối đa+ m Cl2 tối đa = 0,1.64+ 0,06.71 = 10,66 (g) và 2n Cu = 0,2 (mol) > n Cl- = 0,12 (mol), do vậy nếu Cl− điện phân hết thì m giảm = m Cu sinh ra+ m Cl2 đp = 0,06.64+ 0,06.71 = 8,1 (g) Mà đề bài cho 8,1 (g) < m­giảm = 9,7 (g) < 10,66 (g) Do vậy tại t giây Cu 2+ điện phân chưa hết, Cl− điện phân hết và bên anot có H2O điện phân Ta có hệ PT: \ begingathered →2n Cu = 2n_Cl2+ 4n_O2 hfill; m _dd giam = m Cu+ m_Cl2+ m_O2 hfill; endgathered. → \ begingathered 2a = 0,12+ 4b hfill; 9,7 = 64a+ 0,06.71+ 32b hfill; endgathered. → \ begingathered a = 0,08 = n Cu d_p hfill; b = 0,01 = n_O2 hfill; endgathered. → n e trao đổi = 2n Cu đp = 2a = 0,16 (mol) áp dụng công thức ta có:ne trao doi = (I.t)/(F) → 0,16 = (5.t)/(96500) → t = 3088 (s)− Xét tại 1,5t giây → n e trao đổi = 1,5. 0,16 = 0,24 (mol) Vì H++ OH− → H2O 0,04 ← 0,04 (mol) → dd Y thu được chứa: H+ dư = 0,12− 0,04 = 0,08 (mol) 6H++ Al2O3 → 2Al 3++ 3H2O 0,08 →1/75 (mol) → m Al2O3 = 1/75.102 = 1,36 (g)

Vậy m = 1,36 (g) và t = 3088 (s)

Đáp án A

Từ phân tích trên, đáp án đúng là A. 1,36 và 3088..