by Điện phân 1 lít dung dịch X gồm Cu(NO$_{3}$)$_{2}$ 0,6M và FeCl$_{3}$ 0,4M đến khi anot thoát ra 17,92 lít khí (đktc) thì dừng lại. Lấy catot ra khỏi bình điện phân, khuấy đều dung dịch để phản ứng xẩy ra hoàn toàn thì thu được dung dịch Y. Giả thiết kim loại sinh ra đều bám lên catot, sản phẩm khử của N$^{+5}$ (nếu có) là NO duy nhất, hiệu suất điện phân là 100%. Hiệu khối lượng dung dịch X và Y gần nhất là
A. 91 gam.
B. 102 gam.
C. 101 gam.
D. 92 gam.
Hướng dẫn
Chọn đáp án là: C
Phương pháp giải:
Viết các bán phản ứng tại 2 điện cực; bảo toàn electron; bảo toàn điện tích
CT e trao đổi: n$_{e}$ = It/F.
Lời giải chi tiết:
Dung dịch X chứa: 0,6 mol Cu$^{2+}$; 0,4 mol Fe$^{3+}$; 1,2 mol Cl$^{-}$; 1,2 mol NO$_{3}$$^{-}$
– Tại anot:
Ta thấy: n$_{Cl2 max}$ (= 0,6 mol) < n$_{khí}$ (= 0,8 mol)
⇒ Ở anot còn sinh ra O$_{2}$
⇒ Khí sinh ra ở anot gồm 0,6 mol Cl$_{2}$ và 0,2 mol O$_{2}$
Cl$^{-}$ → 0,5 Cl$_{2}$ + 1e
0,6 → 1,2
H$_{2}$O → 2H$^{+}$ + 0,5 O$_{2}$ + 2e
0,2 → 0,8
⇒ n$_{e}$ = 1,2 + 0,8 = 2 mol
– Tại catot thì thứ tự điện phân là: Fe$^{3+}$ → Cu$^{2+}$ → Fe$^{2+}$ → H$_{2}$O
Đặt n$_{e}$ = 2 mol vào các bán phản ứng điện phân:
Fe$^{3+}$ + 1e → Fe$^{2+}$
0,4 → 0,4$_{còn 1,6}$ → 0,4
Cu$^{2+}$ + 2e → Cu
0,6 → 1,2$_{còn 0,4}$ → 0,6
Fe$^{2+}$ + 2e → Fe
0,2 ← 0,4 → 0,2
⇒ n$_{Fe dư}$ = 0,4 – 0,2 = 0,2 mol
Vậy dung dịch sau điện phân có chứa 0,2 mol Fe$^{2+}$; 1,2 mol NO$_{3}$$^{-}$; H$^{+}$
B. TĐT ⇒ n$_{H+}$ = n$_{NO3-}$ – 2n$_{Fe2+}$ = 1,2 – 2.0,2 = 0,8 mol
Lấy catot ra khỏi bình điện phân và khuấy đều sẽ có phản ứng:
3Fe$^{2+}$ + 4H$^{+}$ + NO$_{3}$$^{-}$ → 3Fe$^{3+}$ + NO + 2H$_{2}$O
0,2 → 0,2/3 (mol)
Sự chênh lệch khối lượng dung dịch đầu (dd X) và khối lượng dd sau (dd Y) chính là khối lượng của các chất tách ra khỏi dung dịch:
⇒ m$_{X}$ – m$_{Y}$ = m$_{Cu}$ + m$_{Fe}$ + m$_{O2}$ + m$_{Cl2}$ + m$_{NO}$
= 0,6.64 + 0,2.56 + 0,2.32 + 0,6.71 + 30.(0,2/3)
= 100,6g
Đáp án C
