Điện phân dung dịch hỗn hợp HCl và 0,4 mol CuNO3 với điện cực trơ, cường độ dòng điện

Câu hỏi số 195363:

Vận dụng cao

Điện phân dung dịch hỗn hợp HCl và 0,4 mol CuNO₃với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi I = 10A trong khoảng thời gian t (s). Ở anot thu được hỗn hợp khí. Nhúng thanh Fe vào dung dịch sau phản ứng đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn có khí NO duy nhất thoát ra đồng thời thanh Fe tăng 1,2g. Giá trị của t là

A. 772 (s).

B. 1544 (s).

C. 2316 (s).

D. 386 (s).

Đáp án đúng là: A

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:195363

Phương pháp giải

Viết phương trình điện phân, đặt mol vào PTHH và tính toán. Phương pháp tăng giảm khối lượng.

CT số mol e n_e = It/F.

Giải chi tiết

Ta thấy:

+ Khối lượng thanh Fe tăng ⟹ dd sau pư có chứa Cu²⁺ ⟹ Cu²⁺ chưa điện phân hết

+ Cho Fe + dd sau pư sinh ra khí NO ⟹ dd sau pư có chứa H⁺ ⟹ ở anot H₂O đã bị điện phân

Cách 1:

Các PTHH điện phân là:

Cu(NO₃)₂ + 2 HCl → Cu + Cl₂+ 2 HNO₃ (1)

Cu(NO₃)₂ + H₂O → Cu + 0,5 O₂ + 2 HNO₃ (2)

Dung dịch sau điện phân chứa: Cu(NO₃)₂ dư và HNO₃

Từ (1) (2) ta thấy: n_HNO3 = 2n_{Cu2+ đp}

Đặt n_{Cu2+ đp} = a mol và n_HNO3 = 2a mol

→ n_{Cu2+ dư} = 0,4 - a (mol)

Cho thanh Fe vào dd sau điện phân, do Fe còn dư → chỉ sinh ra Fe²⁺

3 Fe + 8 HNO₃ → 3 Fe(NO₃)₂ + 2 NO + 4 H₂O

0,75a ← 2a

Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu

0,4-a ← 0,4-a → 0,4-a

m _{thanh Fe tăng} = m_Cu - m_{Fe pư}

⇔ 64.(0,4-a) - 56.(0,75a + 0,4 - a) = 1,2

⇔ a = 0,04 mol

Thời gian điện phân t = (2.0,04.96500) : 10 = 772 giây

Cách 2:

Đặt n_{Cu(NO3)2 đp} = x mol

Catot (-):

Cu²⁺ + 2e → Cu

Anot (+):

Cl^- → ½ Cl₂ + 1e

H₂O → 2H⁺ + ½ O₂ + 2e

Dung dịch sau điện phân chứa: \(\left\{ \begin{array}{l}C{u^{2 + }}du:0,4 - x\left( {mol} \right)\\N{O_3}^ - :0,8\left( {mol} \right)\\ \overset{BTDT}{\rightarrow} {H^ + }:2{\rm{x}}\left( {mol} \right)\end{array} \right.\)

Khi cho Fe vào dd sau điện phân:

Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu

(0,4-x) ← (0,4-x) → (0,4-x) (mol)

3Fe + 8H⁺ + 2NO₃^- → 3Fe²⁺ + 2NO + 4H₂O (lưu ý Fe dư nên tạo muối Fe²⁺)

0,75x ← 2x (mol)

Ta có m_{thanh sắt tăng} = m_Cu - m_{Fe pư} ⟹ 64.(0,4 - x) - 56.(0,4 - x + 0,75x) = 1,2 ⟹ x = 0,04.

⟹ n_e = 2x = 0,08 mol

⟹ t = \(\dfrac{{{n_e}.F}}{I}\) = \(\dfrac{{0,08.96500}}{{10}}\) = 772 giây.

Chú ý khi giải

Fe dư chỉ tạo muối Fe²⁺

Đáp án cần chọn là: A

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K9 Chú ý! Lộ Trình Sun 2027 - 1 lộ trình ôn đa kỳ thi (TN THPT, ĐGNL (Hà Nội/ Hồ Chí Minh), ĐGNL Sư Phạm, ĐGTD, ĐGNL Bộ Công an, ĐGNL Bộ Quốc phòngTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com. Cập nhật bám sát bộ SGK mới, Thầy Cô giáo giỏi, 3 bước chi tiết: Nền tảng lớp 12; Luyện thi chuyên sâu; Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.