Điện phân dung dịch X gồm 0,2 mol NaCl và a mol Cu(NO₃)₂ (với các điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không thay đổi), thu được dung dịch Y có khối lượng giảm 17,5 gam so với khối lưọng của X. Cho m gam Fe vào Y đến khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được dung dịch Z, khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N⁺⁵) và (m - 0,5) gam hỗn hợp kim loại. Giả thiết hiệu suất điện phân là 100%, nước bay hơi không đáng kể. Giá trị của a là

A. 0,20.

B. 0,15.

C. 0,25.

D. 0,35.

Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án

Chủ đề: Đề thi THPT QG

Môn: Hóa Học

Lời giải:

Báo sai

Vì dung dịch Y phản ứng với Fe cho ra hỗn hợp kim loại (Cu và Fe dư) nên trong dd Y phải còn Cu²⁺ dư, do vậy điện phân Cu²⁺ chưa điện phân hết. Mặt khác còn thu được khí NO thoát ra nên dd Y chắc chắn có chứa HNO₃, do vậy Cl^- phải điện phân hết, bên anot H₂O điện phân để tạo ra H⁺

Qúa trình điện phân như sau:

Catot(-): xảy ra quá trình khử Cu²⁺ Anot(+): xảy ra quá trình oxi hóa Cl^-, H₂O

Cu²⁺ + 2e → Cu 2Cl^- → Cl₂ + 2e

x → 2x → x (mol) 0,2 → 0,1 →0,2(mol)

2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e

y→ 4y → 4y (mol)

Đặt số mol Cu²⁺ điện phân = x (mol); số mol O₂ bên anot = y (mol)

Ta có hệ:

\(\left\{ \begin{array}{l}Bt\,e:2{n_{C{u^{2 + }}}} = {n_{C{l^ - }}} + 4{n_{{O_2}}}\\m\,giam:{m_{Cu}} + {m_{C{l_2}}} + {m_{{O_2}}} = 17,5\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}2x = 0,2 + 4y\\64x + 0,1.71 + 32y = 17,5\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}x = 0,15 = {n_{C{u^{2 + }}}}pu\\y = 0,025 = {n_{{O_2}}}\,(anot)\end{array} \right.\)

Dd Y thu được chứa: Na⁺; NO₃^-; Cu²⁺ dư: a – 0,15 (mol) và H⁺ dư: 0,1 (mol)

Dd Y pư với Fe dư theo PT ion rút gọn sau:

3Fe + 8H⁺+ 2NO₃^- → 3Fe²⁺+ 2NO + 4H₂O

(mol) 0,0375 ← 0,1

Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu↓

(mol) (a – 0,15) ← (a-0,15)

Độ giảm khối lượng kim loại = m_Fe pư – m_Cu sinh ra

→ m – (m – 0,5) = (0,0375 + a – 0,15).56 - (a-0,15).64

→ 0,5 = 3,3 - 8a

→ 8a = 2,8

→ a = 0,35

Đáp án D