Câu 78: Điện phân dung dịch X gồm CuSO₄ và KCl với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện 0,5A, hiệu suất điện phân là 100%. Lượng kim loại thoát ra ở catot và lượng khí sinh ra từ bình điện phân được cho theo bảng sau:

Tại thời điểm (t + 67550) giây, lượng Cu sinh ra ở catot đủ để mạ lên mặt sau của một chiếc gương hình tròn, bán kính 15 cm, độ dày lớp mạ 1,01.10^-3 cm. Biết khối lượng riêng của Cu là 8,96 g/cm³. Dung dịch sau điện phân tại thời điểm 2t giây có khả năng hoà tan m gam Al. Giá trị của m là:

        A. 2.7 gam                        B. 1,35 gam                    C. 5,4 gam                       D. 3,6 gam

Hướng dẫn giải

nCu = a/64 = π.R².1,01.10^-3.8,96/64 = 0,1 mol

• Lúc t giây: nCu = 0,075; n khí anot = 0,075 —> Chỉ có khí Cl₂.

• Trong khoảng từ t đến t + 67550 thì ne = 0,5.67550/F = 0,35

nCu = 0,025 —> nH₂ = 0,15

n khí anot = 0,375 – 0,075 – 0,15 = 0,15 < ne/2 nên đã có O₂

nCl₂ = u; nO₂ = v —> u + v = 0,15

và 2u + 4v = 0,35

—> u = 0,125; v = 0,025

nCl₂ tổng = 0,075 + 0,125 = 0,2

• Lúc 2t giây ne = 0,075.2.2 = 0,3 —> Cl₂ chưa thoát ra hết, H₂O bị điện phân bên catot

Anot: nCl₂ = 0,3/2 = 0,15

Catot: nCu = 0,1 —> nH₂ = 0,05

H₂O + 2e —> H₂  +  2OH^-

                                   0,05      0,1 mol

Al + OH^- + H₂O —> AlO₂^-   +  3/2H₂

0,1    0,1   (mol) => m_Al = 2,7 gam