Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp Cu(NO3 ) 2 và KCl vào H2O thu được dung dịch X. Điện phân dung dịch X (với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giờ thu được 1,12 lít (đktc) khí ở anot. Nếu điện phân trong thời gian 3,5t giờ thì thu được 2,8 lít khí (đktc) khí ở anot và thu được dung dịch Y. Cho 20 gam bột Fe vào Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5) và 16,4 gam hỗn hợp kim loại. Biết hiệu suất điện phân là 100%, các khí không tan trong dung dịch. 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.

Vì n khí(1). 3,5 ≠ n khi(2) nên trường hợp 1 chỉ có khí là Cl 2 còn trường hợp 2 tạo ra cả O2 Tại A: 2Cl− → Cl 2+ 2e 2H2O → 4H++ O2+ 4e Tại K: Cu+2+2e → Cu → số mol Cl 2 và O2 theo số mol e 3Fe+ 8H++ 2NO3− → 3Fe 2++ 4H2O+ 2NO Nếu dung dịch Y không có Cu 2+ thì m km loại giảm = ? Nếu lượng giảm khác 3,6 thì dung dịch Y có Cu 2+: Fe+ Cu 2+ → Fe 2++Cu

Bảo toàn Cu Khi điện phân t giờ thì n khí = 0,05 mol Khi điện phân 3,5t giờ thì n khí = 0,125 mol Vì n khí(1). 3,5 ≠ n khi(2) nên trường hợp 1 chỉ có khí là Cl 2 còn trường hợp 2 tạo ra cả O2 Tại A: 2Cl− → Cl 2+ 2e 2H2O → 4H++ O2+ 4e Tại K: Cu+2+2e → Cu Xét trong trường hợp điện phân 3,5t giờ thì n Cl2 = a mol và n O2 = b mol→ a+ b = 0,125 mol Trong t giờ n e = 2n Cl2 = 2.0,05 =0,1 mol → trong 3,5 t giờ thì n e = 0,35 mol e = 2a+ 4b Giải được a = 0,075 mol; b = 0,05 mol

Bảo toàn Cl có n KCl = 2n Cl2 = 0,15 mol 3Fe+ 8H++ 2NO3− → 3Fe 2++ 4H2O+ 2NO 0,075 ← 0,2 mol m km loại giảm = 20 – 16,4 = 3,6 g Nếu dung dịch Y không có Cu 2+ thì m km loại giảm = 56.0,075 = 4,2 g ≠ 3,6g nên dung dịch chứa Cu 2+ dư Fe+ Cu 2+ → Fe 2++Cu x mol x mol → m km loại giảm = 20 – 16,4 = 3,6 g = 56(0,075+x) – 64x → x = 0,075 mol Vì Y có dư Cu 2+ nên phản ứng điện phân tại K chỉ có Cu → n Cu = n e: 2 = 0,35: 2 =0,175 mol

Bảo toàn Cu có n Cu(NO3)2 = n Cu+ n Cu(Y) = 0,175+ 0,075 = 0,25 mol → m = m KCl+ m Cu(NO3)2 = 0,15.74,5+ 0,25.188 = 58,175 g

Đáp án B

Từ phân tích trên, đáp án đúng là B. 58,175.