Hòa tan hết 27,2 gam hỗn hợp rắn X gồm Fe3O4, Fe2O3 và Cu trong dung dịch chứa 0,9 mol HCl (dùng dư),

Câu hỏi số 494015:

Vận dụng cao

Hòa tan hết 27,2 gam hỗn hợp rắn X gồm Fe₃O₄, Fe₂O₃ và Cu trong dung dịch chứa 0,9 mol HCl (dùng dư), thu được dung dịch Y có chứa 13,0 gam FeCl₃. Tiến hành điện phân dung dịch Y bằng điện cực trơ đến khi ở catot bắt đầu có khí thoát ra thì dừng điện phân, thấy khối lượng dung dịch giảm 13,64 gam. Cho dung dịch AgNO₃ dư vào dung dịch sau điện phân, kết thúc phản ứng thấy khí NO thoát ra (sản phẩm khử duy nhất); đồng thời thu được m gam kết tủa. Giá trị của m gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 116,89.

B. 118,64.

C. 116,31.

D. 117,39.

Đáp án đúng là: A

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:494015

Phương pháp giải

Khi ở catot có khí thoát ra nghĩa là bắt đầu xảy ra quá trình 2H⁺ + 2e → H₂ ↑

- Các quá trình nhường nhận electron xảy ra khi ở catot bắt đầu có khí thoát ra

Đặt n_Cu = a mol

Fe⁺³ + 1e → Fe⁺² 2Cl^- – 2e → Cl₂

Cu⁺² + 2e → Cu

Bảo toàn electron ⟹ n_Cl2

Khối lượng dung dịch giảm 13,64 g ⟹ m_Cu + m_Cl2 = 13,64 ⟹ Giá trị của a.

BTNT Cl ⟹ n_Cl^-_còn

- Đặt n_Fe3O4 = x mol; n_Fe2O3 = y mol

m_Fe3O4 + m_Fe2O3 + m_Cu = 27,2 (1)

Fe₃O₄ + 8HCl → 2FeCl₃ + FeCl₂ + H₂O

Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O

Cu + 2FeCl₃ → CuCl₂ + 2FeCl₂

⟹ n_{FeCl3 sau pứ} = 2n_Fe3O4 + 2n_Fe2O3 – 2n_Cu (2)

Từ (1)(2) ⟹ x; y.

Sau khi điện phân, toàn bộ Fe³⁺ chuyển thành Fe²⁺

⟹ n_Fe²⁺ = 3n_Fe3O4 + 2n_Fe2O3

- Dung dịch sau điện phân gồm: Fe²⁺, H⁺ dư, Cl^-

BTĐT trong dung dịch ⟹ n_H⁺

- Các quá trình nhường nhận electron xảy ra khi cho dung dịch sau điện phân + AgNO₃ dư:

Fe⁺² – 1e → Fe⁺³

4H⁺ + NO₃^- + 3e → NO + 2H₂O

Ag⁺ + 1e → Ag

Bảo toàn electron ⟹ n_Ag

BTNT Cl: n_AgCl = n_Cl^-

⟹ m_↓= m_Ag + m_AgCl

Giải chi tiết

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

Khi ở catot có khí thoát ra nghĩa là bắt đầu xảy ra quá trình 2H⁺ + 2e → H₂ ↑

Các quá trình nhường nhận electron xảy ra khi ở catot bắt đầu có khí thoát ra

Đặt n_Cu = a mol

Fe⁺³ + 1e → Fe⁺² 2Cl^- – 2e → Cl₂

0,08 →0,08

Cu⁺² + 2e → Cu

a ← 2a ← a

Bảo toàn electron ⟹ n_Cl2 = (0,08 + 2a)/2 = a + 0,04 (mol)

Khối lượng dung dịch giảm 13,64 g ⟹ m_Cu + m_Cl2 = 13,64 ⟹ 64a + 71(a + 0,04) = 13,64 ⟹ a = 0,08

BTNT Cl: n_Cl^-_còn = 0,9 – (0,08+0,04).2 = 0,66 mol

- Đặt n_Fe3O4 = x mol; n_Fe2O3 = y mol

⟹ 232x + 160y = 27,2 – 0,08.64 = 22,08 (1)

Fe₃O₄ + 8HCl → 2FeCl₃ + FeCl₂ + H₂O

Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O

Cu + 2FeCl₃ → CuCl₂ + 2FeCl₂

⟹ n_{FeCl3 sau pứ} = 2n_Fe3O4 + 2n_Fe2O3 – 2n_Cu = 0,08

⟹ 2x + 2y – 2.0,08 = 0,08 ⟹ 2x + 2y = 0,24 (2)

Từ (1)(2) ⟹ x = 0,04; y = 0,08

Sau khi điện phân, toàn bộ Fe³⁺ chuyển thành Fe²⁺

⟹ n_Fe²⁺ = 3n_Fe3O4 + 2n_Fe2O3 = 3.0,04 + 2.0,08 = 0,28 mol (BTNT Fe)

- Dung dịch sau điện phân gồm: \(\left\{ \begin{array}{l}F{e^{2 + }}:0,{28^{mol}}\\C{l^ - }:0,{66^{mol}}\\{H^ + }\end{array} \right.\)

BTĐT trong dung dịch ⟹ n_H⁺ = 0,66 – 0,28.2 = 0,1 mol

- Các quá trình nhường nhận electron xảy ra khi cho dung dịch sau điện phân + AgNO₃ dư:

Fe⁺² – 1e → Fe⁺³

0,28 → 0,28 (mol)

4H⁺ + NO₃^- + 3e → NO + 2H₂O

0,1 → 0,075 (mol)

Ag⁺ + 1e → Ag

Bảo toàn electron ⟹ n_Ag = 0,28 – 0,075 = 0,205 mol

BTNT Cl: n_AgCl = n_Cl^- = 0,66 mol

⟹ m_↓= m_Ag + m_AgCl = 0,205.108 + 0,66.143,5 = 116,85 g gần với giá trị 116,89 nhất.

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.