by Cho hỗn hợp X gồm CuO và NaOH có tỉ lệ mol là 1 : 1 tác dụng vừa đủ với dung dịch hỗn hợp HCl 1M và H$_{2}$SO$_{4}$ 0,5M thu được dung dịch Y gồm m gam hỗn hợp muối trung hòa. Điện phân dung dịch Y với điện cực trơ màng ngăn xốp cường dộ I = 2,68A đến khi khối lượng dung dịch giảm 20,225 gam mất t giây thì dừng lại thu được dung dịch Z. Cho m gam Fe vào Z, sau khi phản ứng kết thúc thu được 0,9675m gam hỗn hợp 2 kim loại. Giá trị của t là
A. 11523.
B. 10684.
C. 12124.
D. 14024.
Hướng dẫn
Chọn đáp án là: A
Phương pháp giải:
B. ảo toàn điện tích, tăng giảm khối lượng
Lời giải chi tiết:
Đặt n$_{CuO}$ = a mol; n$_{NaOH}$ = a mol; n$_{HCl}$ = b; n$_{H2SO4}$ = 0,5b
– Xét quá trình: (CuO, NaOH) + (HCl, H$_{2}$SO$_{4}$) → (Cu$^{2+}$, Na$^{+}$, Cl$^{-}$, SO$_{4}$$^{2-}$) + H$_{2}$O
+ Bảo toàn nguyên tố → dd Y chứa: Cu$^{2+}$ (a mol); Cl$^{-}$ (b mol); Na$^{+}$ (a mol); SO$_{4}$$^{2-}$ (0,5b mol)
+ BTĐT dd Y: 2n$_{Cu2+}$ + n$_{Na+}$ = n$_{Cl-}$ + 2n$_{SO4}$ → 2a + a = b + 2.0,5b → b = 1,5a (1)
+ Khối lượng muối: 64a + 35,5b + 23a + 96.0,5b = m (2)
– Xét quá trình điện phân dd Y:
+ Dung dịch sau điện phân tác dụng với Fe được chất rắn Z chứa 2 kim loại → Cu$^{2+ }$chưa điện phân hết
+ Khi cho Fe vào nhận thấy khối lượng chất rắn giảm nên dd sau điện phân có chứa H$^{+}$ ⇒ Cl$^{-}$ đã điện phân hết
*Catot: Cu$^{2+}$ + 2e → Cu
c 2c c (đặt n$_{Cu2+}$ $_{bị đp}$ = c mol)
*Anot: 2Cl$^{-}$ → Cl$_{2 }$ + 2e
b → 0,5b → b
2H$_{2}$O → 4H$^{+}$ + O$_{2}$ + 4e
2c-b ← 0,5c-0,25b ← (2c-b)
→ m$_{dd giảm}$ = m$_{Cu đp}$ + m$_{O2}$ + m$_{Cl2}$ ⇒ 64c + 71.0,5b + 32.(0,5c-0,25b) = 20,225 (3)
– Xét quá trình: m(g) Fe + dung dịch Z (Cu$^{2+}$, Na$^{+}$, H$^{+}$, SO$_{4}$$^{2-}$) → (Fe$^{2+}$, Na$^{+}$, SO$_{4}$$^{2-}$) + H$_{2}$ + 0,9675m (g) (Cu, Fe)
Fe + 2H$^{+}$ → Fe$^{2+}$ + H$_{2}$
c-0,5b ← 2c-b
Fe + Cu$^{2+}$ → Fe$^{2+}$ + Cu
a-c ← a-c → a-c
Phương pháp tăng giảm khối lượng ta có: m$_{KL giảm}$ = m$_{Fe pư}$ – m$_{Cu}$
⇒ 56(c – 0,5b + a – c) – 64(a-c) = m – 0,9675m (4)
Giải (1)(2)(3)(4) → a = 0,18; b = 0,27; c = 0,16; m = 38,2
Vậy n$_{e trao đổi}$ = 2c = 0,32 mol
→ t = n$_{e}$.96500/I = 11522 (s)
Đáp án A
