by Điện phân dung dịch X chứa Cu(NO3)2 và NaCl với điện cực trơ thấy thể tích khí thoát ra ở cả 2 điện cực V lít (đktc) và thời gian điện phân (t giây) phụ thuộc nhau như trên đồ thị. Nếu điện phân dung dịch trong thời gian 2,5a giây rồi cho dung dịch sau điện phân tác dụng với lượng Fe dư (NO là sản phẩm x khử duy nhất của N+5) thì lượng Fe tối đa đã phản ứng có giá trị gần nhất là
A. 7 gam.
B. 9 gam.
C. 8 gam.
D. 6 gam.
Hướng dẫn
Đáp án
Tại $t=a\left( s \right)$: có khí Cl2 thoát ra tại anot $\Rightarrow {{V}_{C{{l}_{2}}}}=x\to {{n}_{{{e}_{\left( 1 \right)}}}}=2{{n}_{C{{l}_{2}}}}=\frac{2x}{22,4}$
Tại $t=3a\left( s \right)$: có khí Cl2, O2 thoát ra tại anot mà ${{V}_{C{{l}_{2}}}}+{{V}_{{{O}_{2}}}}=2x\to {{V}_{{{O}_{2}}}}=x\to {{n}_{{{O}_{2}}}}=\frac{x}{22,4}$
$\xrightarrow{BT:e}{{n}_{Cu}}=\frac{3{{n}_{e\left( 1 \right)}}}{2}=\frac{3x}{22,4}$
Tại $t=4a\left( s \right)$: có khí Cl2, O2 thoát ra tại anot và khí H2 thoát ra tại catot.
$V={{V}_{C{{l}_{2}}}}+{{V}_{{{O}_{2}}}}+{{V}_{{{H}_{2}}}}=7,84\to {{n}_{{{O}_{2}}}}+{{n}_{{{H}_{2}}}}=0,35-\frac{x}{22,4}$ (1)
$\xrightarrow{BT:e}\left\{ \begin{align}
& {{n}_{{{H}_{2}}}}=\frac{1}{2}\left( 4{{n}_{e\left( 1 \right)}}-2{{n}_{Cu}} \right)=\frac{1}{2}\left( \frac{8x}{22,4}-\frac{6x}{22,4} \right)=\frac{x}{22,4} \\
& {{n}_{{{O}_{2}}}}=\frac{1}{4}\left( 4{{n}_{e\left( 1 \right)}}-2{{n}_{C{{l}_{2}}}} \right)=\frac{1}{4}\left( \frac{8x}{22,4}-\frac{2x}{22,4} \right)=\frac{1,5x}{22,4} \\
\end{align} \right.$ (2)
Thay (2) thay vào (1): $x=2,24$.
Tại $t=2,5a\left( s \right)$: có khí Cl2 (0,1 mol), O2 thoát ra tại anot và tại catot có Cu
Có ${{n}_{e}}=2,5{{n}_{e\left( 1 \right)}}=0,5mol\Rightarrow \left\{ \begin{align}
& {{n}_{{{O}_{2}}}}=0,075mol\Rightarrow {{n}_{HN{{O}_{3}}}}=4{{n}_{{{O}_{2}}}}=0,3mol \\
& {{n}_{Cu}}=0,25mol\Rightarrow {{n}_{C{{u}^{2+}}\left( dd \right)}}=0,3-0,25=0,05mol \\
\end{align} \right.$
Khi cho Fe tác dụng với dung dịch sau điện phân thì: ${{m}_{Fe}}=56.\left( \frac{3}{8}{{n}_{HN{{O}_{3}}}}+{{n}_{C{{u}^{2+}}}} \right)=9,1\left( g \right)$
