Hòa tan hết 8,56 gam hỗn hợp X gồm Fe3O4 và CuO trong 400 ml dung dịch HNO3 1M, kết thúc các phản ứng thu được dung dịch Y và 0,01 mol NO (sản phẩm khử duy nhất). Điện phân dung dịch Y (điện cực trơ, không màng ngăn, hiệu suất 100%) với I = 5A, trong 1 giờ 20 phút 25 giây. Khối lượng catot tăng lên và tổng thể tích khí thoát ra (đktc) ở 2 điện cực khi kết thúc điện phân lần lượt 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.

Ta có: Fe 3+8/3 → Fe+3+ 1e N+5+ 3e → N+2 Áp dụng bảo toàn e → n Fe3O4 = 3n NO

Từ khối lượng hỗn hợp → n CuO BTNT tính được n Fe(NO3)3 = 3n Fe3O4; n Cu(NO3)2 = n CuO BTNT "N" → n HNO3 pứ = 3n Fe(NO3)3+ 2n Cu(NO3)2+ n NO → n HNO3 dư → Thành phần dung dịch Y chứa: Fe 3+; H+; Cu 2+ và NO3−

Theo đề bài tính được n e trao đổi = It/F

Từ đó tính toán sự điện phân tại các điện cực. → Khối lượng catot tăng và thể tích khí thoát ra ở 2 cực

Ta có: Fe 3+8/3 → Fe+3+ 1e N+5+ 3e → N+2 Áp dụng bảo toàn e: n Fe3O4 = 3n NO = 0,03 mol

Ta có: m CuO = m X− m Fe3O4 = 8,56− 0,03.232 = 1,6 (g) → n CuO = 0,02 mol BTNT "Fe": n Fe(NO3)3 = 3n Fe3O4 = 0,09 mol BTNT "Cu": n Cu(NO3)2 = n CuO = 0,02 mol BTNT "N": n HNO3 pứ = 3n Fe(NO3)3+ 2n Cu(NO3)2+ n NO = 0,32 mol → n HNO3 dư = 0,4− 0,32 = 0,08 mol → Dung dịch Y chứa: Fe 3+ (0,09 mol); H+ (0,08 mol); Cu 2+ (0,02 mol) và NO3− n e trao đổi = It/F = 5.4825: 96500 = 0,25 mol → m catot tăng = m Cu = 0,02.64 = 1,28 gam → V khí 2 cực = V H2+ V O2 = 22,4.(0,06+ 0,0625) = 2,744 lít

Đáp án C

Từ phân tích trên, đáp án đúng là C. 1,28 gam và 2,744 lít.