Điện phân nóng chảy A l 2 O3 với anot than chì (hiệu suất điện phân 100%) thu được m gam A l ở catot và 67,2 lít (ở đktc) hỗn h ợ p khí X có tỉ khối so với oxi bằng 1. Lấy 1,12 lít (ở đktc) hỗn h ợ p khí X sục vào dung dịch nước vôi trong (dư) thu được 1 gam kết tủa. Giá trị của m là A. 108,0. B. 54,0. C . 75,6. D. 67,5.
Làm ơn, ai đó có thể chia sẻ kinh nghiệm hoặc ý tưởng để mình có thể vượt qua câu hỏi này không? Thanks mọi người.

Phương pháp giải:

Để giải bài toán này, ta sẽ áp dụng các phương trình điện phân và tính toán các lượng cần thiết.

1. Phương trình điện phân để tính lượng Al ở catot:
2Al3+ + 6e- -> 2Al

Theo phương trình trên, ta thấy cần 6 mole e- để giảm 2 mole Al3+. Với hiệu suất điện phân là 100%, lượng mol e- tiêu thụ chính bằng lượng mol Al3+ ban đầu. Vì vậy, số mol Al sẽ là m/2.

2. Phương trình điện phân để tính lượng O2 phản ứng than chì tạo ra:
Pb + O2 -> PbO2

Theo phương trình trên, số mol PbO2 phải bằng số mol e- đã tiêu thụ. Dựa vào tỉ khối của X so với oxi là 1, ta biết được số mol X cũng bằng số mol O2. Vì vậy, số mol X là 67,2/22,4.

3. Phương trình phản ứng giữa X và nước vôi:
Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + H2O

Theo phương trình trên, số mol CO2 tạo ra là số mol X đã tiêu thụ. Với 1,12 lít X, ta tính được số mol CO2.

4. Từ số mol CO2, ta tính được số mol kết tủa CaCO3, rồi chuyển sang lượng gam kết tủa (theo khối lượng phân tử của CaCO3).

5. Cuối cùng, ta lập phương trình tổng hợp và giải để tìm giá trị của m.

Câu trả lời: Số m gam là 75,6 (đáp án C)

The reaction at the cathode during the electrolysis of molten Al2O3 is:

Al3+(l) + 3e- → Al(l)

From the equation, it can be seen that for every 3 moles of electrons (3 Faradays of electricity), 1 mole of Al is produced.

The Faraday constant (F) is the charge of 1 mole of electrons, which is 96,485 C/mol.

The amount of charge (Q) required to produce 1 mole of Al is given by:

Q = 3 * F = 3 * 96,485 = 289,455 C.

The mass of Al produced is related to the amount of charge by the equation:

m = Q / (n * F) * M

where m is the mass, Q is the charge, n is the number of moles of electrons, F is the Faraday constant, and M is the molar mass of Al.

Given that Q = 289,455 C, n = 3 moles of electrons, F = 96,485 C/mol, and M = 27 g/mol, we can calculate the mass of Al produced:

m = 289,455 / (3 * 96,485) * 27 = 108 g.

Therefore, the value of m is 108.0 g.

The balanced chemical equation for the electrolysis reaction of molten Al2O3 is:

2 Al2O3(l) → 4 Al(l) + 3 O2(g)

From the equation, it can be seen that for every 2 moles of Al2O3, 4 moles of Al and 3 moles of O2 are produced.

Given that the volume of gas X is 67.2 liters at STP, we can use the ideal gas law to find the number of moles of X:

n = V / Vm

where n is the number of moles, V is the volume, and Vm is the molar volume at STP (22.4 L/mol for gases).

So, n = 67.2 / 22.4 = 3 moles.

Since the ratio of moles of Al to moles of X is 4:3, we can calculate the moles of Al produced:

moles of Al = 4/3 * n = 4/3 * 3 = 4 moles.

The molar mass of Al is 27 g/mol, so the mass of Al produced is:

mass of Al = moles of Al * molar mass of Al = 4 * 27 = 108 g.

Therefore, the value of m is 108.0 g.