Phương pháp giải:

Tính được n_FeCl3 = 13 : 162,5 = 0,08 mol

Do khi cho AgNO₃ dư vào dd sau điện phân thấy có khí NO thoát ra nên dd sau điện phân chứa H⁺, do đó HCl dư.

Sơ đồ bài toán:

\(27,2(g)X\left\{ \matrix{
F{e_3}{O_4} \hfill \cr
F{e_2}{O_3} \hfill \cr
Cu \hfill \cr} \right.\buildrel { + HCl:0,9} \over
\longrightarrow {\rm{dd}}\,Y\left\{ \matrix{
F{e^{3 + }}:0,08 \hfill \cr
F{e^{2 + }}:x \hfill \cr
C{u^{2 + }}:y \hfill \cr
{H^ + }:z \hfill \cr
C{l^ - }:0,9 \hfill \cr} \right.\buildrel {dp{\rm{dd}}} \over
\longrightarrow m\,{\rm{dd}} \downarrow = 13,64(g)\)

+ BTĐT cho dd Y có: 3n_Fe3+ + 2n_Fe2+ + 2n_Cu2+ + n_H+ = n_Cl- => (1)

+ Phản ứng điện phân dung dịch Y

Catot: Thứ tự điện phân: Fe³⁺, Cu²⁺, H⁺, Fe²⁺

Điện phân đến khi catot bắt đầu thoát ra khí thì dừng lại => Điện phân hết Fe³⁺ và Cu²⁺; H⁺ và Fe²⁺ chưa bị điện phân.

Viết các bán phản ứng điện phân ở các điện cực

Ta có: m _{dd giảm} = m_Cu + m_Cl2 => (2)

+ Xét phản ứng của X và HCl:

n_{H+ pư} = n_{H+ bđ} – n_{H+ dư} = 0,9 – z (mol) => n_O(X) = 0,5n_{H+ pư} = 0,45 – 0,5z (mol)

=> m_X = m_Fe + m_Cu + m_O => (3)

Giải hệ (1) (2) (3) được x, y, z

Xác định thành phần dd sau điện phân. Viết các PTHH khi cho dd sau điện phân phản ứng với AgNO₃ dư, từ đó tính được khối lượng kết tủa thu được

Lời giải chi tiết:

n_FeCl3 = 13 : 162,5 = 0,08 mol

Do khi cho AgNO₃ dư vào dd sau điện phân thấy có khí NO thoát ra nên dd sau điện phân chứa H⁺, do đó HCl dư.

Sơ đồ bài toán:

\(27,2(g)X\left\{ \matrix{
F{e_3}{O_4} \hfill \cr
F{e_2}{O_3} \hfill \cr
Cu \hfill \cr} \right.\buildrel { + HCl:0,9} \over
\longrightarrow {\rm{dd}}\,Y\left\{ \matrix{
F{e^{3 + }}:0,08 \hfill \cr
F{e^{2 + }}:x \hfill \cr
C{u^{2 + }}:y \hfill \cr
{H^ + }:z \hfill \cr
C{l^ - }:0,9 \hfill \cr} \right.\buildrel {dp{\rm{dd}}} \over
\longrightarrow m\,{\rm{dd}} \downarrow = 13,64(g)\)

+ BTĐT cho dd Y có: 3n_Fe3+ + 2n_Fe2+ + 2n_Cu2+ + n_H+ = n_Cl- => 0,08.3 + 2x + 2y + z = 0,9 (1)

+ Phản ứng điện phân dung dịch Y

Catot: Thứ tự điện phân: Fe³⁺, Cu²⁺, H⁺, Fe²⁺

Điện phân đến khi catot bắt đầu thoát ra khí thì dừng lại => Điện phân hết Fe³⁺ và Cu²⁺; H⁺ và Fe²⁺ chưa bị điện phân.

Fe³⁺   + 1e  → Fe²⁺

0,08 → 0,08 → 0,08

Cu²⁺ + 2e → Cu

y →     2y →  y

Anot:

2Cl^-      →   Cl₂     +      2e

0,08+2y ← 0,04+y ← 0,08+2y

Ta có: m _{dd giảm} = m_Cu + m_Cl2 => 64y + 71(0,04+y) = 13,64 (2)

+ Xét phản ứng của X và HCl:

n_H+ phản ứng = n_{H+ bđ} – n_{H+ dư} = 0,9 – z (mol) => n_O(X) = 0,5n_{H+ pư} = 0,45 – 0,5z (mol)

=> m_X = m_Fe + m_Cu + m_O => 56(0,08 + x) + 64y + 16(0,45-0,5z) = 27,2 (3)

Giải hệ (1) (2) (3) được x = 0,2; y = 0,08; z = 0,1

Dung dịch sau điện phân gồm: 

\(\left\{ \matrix{
F{e^{2 + }}:0,08 + x = 0,{28^{mol}} \hfill \cr
{H^ + }:0,{1^{mol}} \hfill \cr
C{l^ - }:0,{66^{mol}}(BTDT) \hfill \cr} \right.\)

Cho dd sau điện phân tác dụng AgNO₃ dư:

3Fe²⁺     +      4H⁺ + NO₃^- → 3Fe³⁺ + NO + 2H₂O

0,075_{dư 0,205} ← 0,1

Fe²⁺ + Ag⁺ → Fe³⁺ + Ag

0,205 →                    0,205

Ag⁺ + Cl^- → AgCl

         0,66 → 0,66

=> m _{kết tủa} = m_Ag + m_AgCl = 0,205.108 + 0,66.143,5 = 116,85 gam

Đáp án A