Câu hỏi
Điện phân dung dịch X gồm 0,2 mol NaCl và a mol Cu(NO3)2 (với các điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không thay đổi), thu được dung dịch Y có khối lượng giảm 17,5 gam so với khối lưọng của X. Cho m gam Fe vào Y đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch Z, khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5) và (m - 0,5) gam hỗn hợp kim loại. Giả thiết hiệu suất điện phân là 100%, nước bay hơi không đáng kể. Giá trị của a là
- A 0,20.
- B 0,15.
- C 0,25.
- D 0,35.
Phương pháp giải:
Vì dung dịch Y phản ứng với Fe cho ra hỗn hợp kim loại (Cu và Fe dư) nên trong dd Y phải còn Cu2+ dư, do vậy điện phân Cu2+ chưa điện phân hết. Mặt khác còn thu được khí NO thoát ra nên dd Y chắc chắn có chứa HNO3, do vậy Cl- phải điện phân hết, bên anot H2O điện phân để tạo ra H+
Viết các bán phản ứng xảy ra tại catot và anot.
Sử dụng bảo toàn e và dữ kiện khối lượng giảm 17,5 gam sẽ tìm được số mol Cu2+ pư
Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng cho quá trình ddY + Fe ta tìm được giá trị của a.
Lời giải chi tiết:
Vì dung dịch Y phản ứng với Fe cho ra hỗn hợp kim loại (Cu và Fe dư) nên trong dd Y phải còn Cu2+ dư, do vậy điện phân Cu2+ chưa điện phân hết. Mặt khác còn thu được khí NO thoát ra nên dd Y chắc chắn có chứa HNO3, do vậy Cl- phải điện phân hết, bên anot H2O điện phân để tạo ra H+
Qúa trình điện phân như sau:
Catot(-): xảy ra quá trình khử Cu2+ Anot(+): xảy ra quá trình oxi hóa Cl-, H2O
Cu2+ + 2e → Cu 2Cl- → Cl2 + 2e
x → 2x → x (mol) 0,2 → 0,1 →0,2(mol)
2H2O → O2 + 4H+ + 4e
y→ 4y → 4y (mol)
Đặt số mol Cu2+ điện phân = x (mol); số mol O2 bên anot = y (mol)
Ta có hệ:
\(\left\{ \begin{array}{l}Bt\,e:2{n_{C{u^{2 + }}}} = {n_{C{l^ - }}} + 4{n_{{O_2}}}\\m\,giam:{m_{Cu}} + {m_{C{l_2}}} + {m_{{O_2}}} = 17,5\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}2x = 0,2 + 4y\\64x + 0,1.71 + 32y = 17,5\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = 0,15 = {n_{C{u^{2 + }}}}pu\\y = 0,025 = {n_{{O_2}}}\,(anot)\end{array} \right.\)
Dd Y thu được chứa: Na+; NO3-; Cu2+ dư: a – 0,15 (mol) và H+ dư: 0,1 (mol)
Dd Y pư với Fe dư theo PT ion rút gọn sau:
3Fe + 8H+ + 2NO3- → 3Fe2+ + 2NO + 4H2O
(mol) 0,0375 ← 0,1
Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu↓
(mol) (a – 0,15) ← (a-0,15)
Độ giảm khối lượng kim loại = mFe pư – mCu sinh ra
→ m – (m – 0,5) = (0,0375 + a – 0,15).56 - (a-0,15).64
→ 0,5 = 3,3 - 8a
→ 8a = 2,8
→ a = 0,35
Đáp án D
Câu hỏi trước
