Tiến hành điện phân V lít dung dịch chứa NaCl 0,5M và Cu(NO3)2 1M bằng điện cực trơ, màng ngăn

Câu hỏi số 463844:

Vận dụng cao

Tiến hành điện phân V lít dung dịch chứa NaCl 0,5M và Cu(NO₃)₂ 1M bằng điện cực trơ, màng ngăn xốp với cường độ dòng điện không đổi I = 5A, sau 9650 giây thì dừng điện phân, thu được dung dịch X và ở anot thoát ra 3,92 lít hỗn hợp khí (đktc). Cho m gam bột Fe vào X, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N⁺⁵) và 0,8m gam hỗn hợp kim loại. Giá trị của m là

A. 15,0 gam.

B. 21,0 gam.

C. 31,5 gam.

D. 25,5 gam.

Đáp án đúng là: D

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:463844

Phương pháp giải

n_{e trao đổi} = It/F

Do dung dịch X tác dụng Fe thu được hỗn hợp kim loại ⟹ dung dịch X có Cu²⁺ ⟹ Cu²⁺ chưa bị điện phân hết.

Anot (+):

2Cl^- → Cl₂ + 2e

2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e

Từ số mol electron trao đổi và tổng số mol khí ⟹ giá trị của V.

Catot (-):

Cu²⁺ + 2e → Cu

Xác định thành phần các ion trong dung dịch X.

Khi cho Fe tác dụng với dung dịch X thu được hỗn hợp kim loại nên sẽ tạo muối Fe²⁺.

Ta có n_NO = ¼.n_H⁺

Quá trình trao đổi e:

Fe⁰ → Fe⁺² + 2e Cu⁺² + 2e → Cu⁰

N⁺⁵ + 3e → N⁺²

Áp dụng bảo toàn e: 2n_{Fe pư} = 2n_Cu + 3n_NO ⟹ n_{Fe pư}.

Ta có m_{KL sau pư} = m_{Fe dư} + m_Cu ⟹ giá trị của m.

Giải chi tiết

n_{e trao đổi} = It/F = 5.9650/96500 = 0,5 mol

n_NaCl = n_Cl^- = 0,5V (mol)

n_Cu(NO3)2 = n_Cu²⁺ = V (mol)

Mặt khác, dung dịch X tác dụng Fe thu được hỗn hợp kim loại ⟹ dung dịch X có Cu²⁺ ⟹ Cu²⁺ chưa bị điện phân hết.

Anot (+):

2Cl^- → Cl₂ + 2e

0,5V → 0,25V → 0,5V

2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e

(0,5-0,5V) ← (0,5-0,5V)/4 ← (0,5-0,5V)

Ta có n_khí = 0,25V + (0,5-0,5V)/4 = 0,175 ⟹ V = 0,4 lít.

⟹ n_NaCl = 0,2 mol; n_Cu(NO3)2 = 0,4 mol.

Catot (-):

Cu²⁺ + 2e → Cu

0,25 ← 0,5

Dung dịch X chứa: \(\left\{ \begin{array}{l}C{u^{2 + }}du:0,4 - 0,25 = 0,15\\N{a^ + }:0,2\\{H^ + }:0,3\\N{O_3}^ - :0,8\end{array} \right.\)

Fe tác dụng với dung dịch X thu được hỗn hợp kim loại nên sẽ tạo muối Fe²⁺.

Ta có n_NO = ¼.n_H⁺ = 0,075 mol

Quá trình trao đổi e:

Fe⁰ → Fe⁺² + 2e Cu⁺² + 2e → Cu⁰

N⁺⁵ + 3e → N⁺²

Áp dụng bảo toàn e: 2n_{Fe pư} = 2n_Cu + 3n_NO ⟹ 2n_{Fe pư} = 2.0,15 + 3.0,075 ⟹ n_{Fe pư} = 0,2625 mol.

Ta có m_{KL sau pư} = m_{Fe dư} + m_Cu

⟹ 0,8m = (m - 0,2625.56) + 0,15.64

⟹ m = 25,5 gam.

Đáp án cần chọn là: D

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.