Điện phân 500 ml dung dịch hỗn hợp gồm NaCl 0,1M và AlCl$_{3}$ 0,3M có màng ngăn, điện cực trơ tới khi ở anot bắt đầu xuất hiện khí thứ 2 thì ngừng điện phân. Sau điện phân, lọc lấy kết tủa rồi nung ở nhiệt độ cao đến khối lượng không đổi được m gam chất rắn. Giá trị của m là
A. 7,65.
B. 5,10.
C. 15,30.
D. 10,20.
Hướng dẫn
Chọn đáp án là: B
Phương pháp giải:
Na$^{+}$ và Al$^{3+ }$không bị khử mà H$_{2}$O bị khử bên catot theo bán pư: 2H$_{2}$O +2e → 2OH$^{-}$ + H$_{2}$
Tại catot có Al$^{3+}$; OH$^{-}$ ⇒ thành bài toán cho a mol Al$^{3+ }$tác dụng với b mol OH$^{-}$. Lập tỉ lệ b/a nếu:
+ b/a < 3 ⇒ chỉ tạo Al(OH)$_{3}$ ; n Al(OH)$_{3}$ = b/3
+ 3< b/a < 4 ⇒ tạo Al(OH)$_{3}$ và [Al(OH)$_{4}$]- ⇒ Lập hệ 2 ẩn 2 phương trình bảo toàn mol Al$^{3+ }$và OH$^{- }$để giải.
+ b/a ≥4 ⇒ chỉ tạo [Al(OH)$_{4}$]-
Lời giải chi tiết:
Ở catot: n$_{OH- }$= 0,5.0,1 + 0,5.0,3.3 = 0,5 (bảo toàn e, bằng mol e nhường của Cl$^{-}$)
\({\rm{3 < }}{{{{\rm{n}}_{{\rm{O}}{{\rm{H}}^{\rm{ – }}}}}} \over {{{\rm{n}}_{{\rm{A}}{{\rm{l}}^{{\rm{3 + }}}}}}}}{\rm{ = }}{{{\rm{0,5}}} \over {{\rm{0,15}}}}{\rm{ = 3,33 < 4 }}\) ⇒ tạo Al(OH)$_{3}$ và [Al(OH)$_{4}$]-
Ta có hệ:
n$_{Al(OH)3 }$+ n$_{[}$$_{Al(OH)4}$$_{]}$$_{-}$ = 0,15
3n $_{Al(OH)3}$ + 4n$_{[}$$_{Al(OH)4}$$_{]}$$_{-}$ = 0,5
⇒ n$_{Al(OH)3}$ = 0,1 mol
⇒ n$_{Al2O3}$ = 0,05 mol
⇒ m = 5,1
Đáp án B