Câu hỏi
Điện phân 400 ml dung dịch gồm Cu(NO3)2 1,2a mol/l và KCl 0,8a mol/l (điện cực trơ, màng ngăn xốp) đến khi anot thoát ra 0,10 mol khí thì dừng điện phân. Cho 0,25 mol bột Fe vào dung dịch sau điện phân, thấy thoát ra khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5) và 13,28 gam hỗn hợp kim loại. Giả sử hiệu suất điện phân là 100%, các khí sinh ra không tan trong dung dịch. Giá trị của a là:
- A 0,50
- B 0,40
- C 0,35
- D 0,30
Phương pháp giải:
Do cho bột Fe vào dung dịch sau điện phân thấy có khí NO xuất hiện chứng tỏ phải có H+
→ Ở anot có nước điện phân.
Mặt khác sau khi cho Fe vào dung dịch sau điện phân thu được hỗn hợp kim loại nên chứng tỏ dung dịch sau điện phân chứa Cu2+ còn dư.
Lời giải chi tiết:
Ta có: nCu(NO3)2 = 1,2a.0,4 = 0,48 amol; nKCl = 0,4. 0,8a = 0,32 a mol
Anot:
2Cl- → Cl2 + 2e (1)
0,32a→ 0,16a 0,32a mol
2H2O → O2 + 4H+ + 4e (2)
2/3x ← 8/3x ← 8/3x mol
Catot:
Cu2+ + 2e → Cu (3)
(0,48a-y) → 2. (0,48a-y) mol
Do cho bột Fe vào dung dịch sau điện phân thấy có khí NO xuất hiện chứng tỏ phải có H+
→ Ở anot có nước điện phân.
Mặt khác sau khi cho Fe vào dung dịch sau điện phân thu được hỗn hợp kim loại nên chứng tỏ dung dịch sau điện phân chứa Cu2+ còn dư.
Ta có các PTHH:
3Fe + 8H++ 2NO3- → 3Fe2++ 2NO +4 H2O (4)
x 8/3 x mol
(sau phản ứng có kim loại dư nên ta viết luôn phương trình tạo Fe2+)
Fe + Cu2+ → Fe2++ Cu (5)
y y y mol
Sau phản ứng thu được hỗn hợp kim loại là Fe dư và Cu sinh ra.
Đặt nFe pứ (4) = x mol; nFe pứ (5) = y mol
Sau phản ứng thu được 0,25- x- y mol Fe dư và y mol Cu
→ 56. (0,25-x-y) + 64 y = 13,28 gam → -56x + 8y = -0,72 (*1)
Số mol khí thoát ra ở anot là nkhí = nCl2+ nO2 = 0,16a + 2/3x = 0,1 mol (*2)
Áp dụng định luật bảo toàn electron với quá trình điện phân ta có: ne cho = ne nhận
→ 0,32a + 8/3x = 2. (0,48a-y)
→ -0,64a + 8/3x + 2y = 0 (*3)
Giải hệ (*1), (*2) và (*3) ta có: a = 0,5; x = 0,03 và y = 0,12
Đáp án A
Câu hỏi trước
