Phương pháp giải:

Lập luận để thấy được tại thời gian 1,5t giây Cu²⁺ 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^-

Lời giải chi tiết:

- 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 Cu²⁺ 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:\(ne\,trao\,doi = \frac{{I.t}}{F} \to \frac{2}{{15}} = \frac{{5.t}}{{96500}} \to t = 2573,33\) → loại vì không có đáp án t phù hợp

+ Giả sử tại 1,5t giây catot Cu²⁺ 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 Cu²⁺ điện phân chưa hết, Cl^- điện phân hết và bên anot có H₂O điện phân

Ta có hệ PT:

\(\left\{ \begin{gathered}
\xrightarrow{{BT:e}}2{n_{Cu}} = 2{n_{C{l_2}}} + 4{n_{{O_2}}} \hfill \\
m{\,_{dd\,giam}} = {m_{Cu}} + {m_{C{l_2}}} + {m_{{O_2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}
2a = 0,12 + 4b \hfill \\
9,7 = 64a + 0,06.71 + 32b \hfill \\
\end{gathered} \right. \to \left\{ \begin{gathered}
a = 0,08 = {n_{Cu\,d}}_p \hfill \\
b = 0,01 = {n_{{O_2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\)

→ n_{e trao đổi} = 2n_{Cu đp} = 2a = 0,16 (mol)

áp dụng công thức ta có:\(ne\,trao\,doi = \frac{{I.t}}{F} \to 0,16 = \frac{{5.t}}{{96500}} \to t = 3088\,(s)\)

- 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 → 2Al³⁺ + 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