Tiến hành điện phân (với điện cực trơ, hiệu suất 100%, dòng điện có cường độ không đổi) dung dịch X gồm 0,3 mol CuSO4 và 0,225 mol HCl, sau một thời gian điện phân thu được dung dịch Y có khối lượng giảm 21,1875 gam so với khối lượng của dung dịch X. Cho 22,5 gam bột Fe vào dung dịch Y đến khi kết thúc các phản ứng thu được m gam kim loại. Giá trị của m là

Đây là dạng câu hỏi tính toán hóa học cơ bản. Trước hết cần xác định dữ kiện đề bài đang cho dưới dạng khối lượng, số mol hoặc thể tích khí, sau đó chọn công thức phù hợp để tìm kết quả.

Tại A(+) thì: 2Cl− → Cl 2+2e 2 H2O → 4H++O2+ 4e Tại K (-) thì Cu 2++2e → Cu 2H++2e → H2 2H2O+ 2e → 2OH−+ H2 Nếu Cu 2+ điện phân hết → m dd giảm (1) Nếu chỉ có Cl− điện phân hết thì → m dd giảm (2) → m dd giảm (2) < m dd giảm = 21,1875 < m dd giảm (1) nên Cu 2+ chưa điện phân hết tại K còn tại A điện phân cả nước và Cl− Đặt n Cu 2+ điện phân = x mol

Bảo toàn e thì → n O2 → m dd giảm = m Cu+ m Cl2+ m O2 → x → số mol các ion của dd Y Y+ 0,4 mol Fe thì Fe+ Cu 2+ → Fe 2++ Cu Fe+ 2H+ → Fe 2++ H2 → m kim loại = m Fe – m Fe phảnứng+ m Cu Tại A(+) thì: 2Cl− → Cl 2+2e 2 H2O → 4H++O2+ 4e Tại K (-) thì Cu 2++2e → Cu 2H++2e → H2 2H2O+ 2e → 2OH−+ H2 Nếu Cu 2+ điện phân hết thì n e = 2.0,3 = 0,6 mol e → n O2 = (0,6 – 0,225): a= 0,09375 mol → m dd giảm (1) = 0,3.64+ 0,225.35,5+ 0,09375.32= 30,1875 gam Nếu chỉ có Cl− điện phân hết thì n e = 0,225 < 2n Cu 2+ → n Cu = 0,225: 2 =0,1125 mol → m dd giảm (2) = 0,1125.64+ 0,225.35,5 = 15,1875 Vì m dd giảm (2) = 15,1875 < m dd giảm = 21,1875 < m dd giảm (1) = 30,1875 gam nên Cu 2+ chưa điện phân hết tại K còn tại A điện phân cả nước và Cl− Đặt n Cu 2+ điện phân = x mol thì n e = 2x

Bảo toàn e thì n O2 = (2x – 0,225): 4 mol Có m dd giảm = 64x+ (2x – 0,225): 4.32+ 0,225.35,5 = 21,1875 → x = 0,1875 mol → dd Y thu được có n Cu 2+ = 0,3 – 0,1875 = 0,1125 mol; n H+ = 2x – 0,225+ 0,225 = 0,375 mol và SO4 2-: 0,3 mol Y+ 0,4 mol Fe thì Fe+ Cu 2+ → Fe 2++ Cu 0,1125 0,1125 0,1125 mol Fe+ 2H+ → Fe 2++ H2 0,1875 0,375 mol Nên m kim loại = m Fe – m Fe phảnứng+ m Cu = 22,5 – ( 0,1125+ 0,1875).56+ 0,1125.64 = 12,9 gam

Đáp án B

Từ phân tích trên, đáp án đúng là B. 12,90..