T

Điện phân 2 lít dung dịch chứa Fe2(SO4)3 0,05M; CuSO4 0,09M và...

Câu hỏi: Điện phân 2 lít dung dịch chứa Fe2​(SO4​)3​ 0,05M; CuSO4​ 0,09M và FeSO4​ 0,06M đến khi dung dịch giảm 30,4 gam thì ngừng điện phân. Tách hết dung dịch sau điện phân, sau đó cho dung dịch NaNO3​ vào thì thấy có khí NO (sản phẩm khử duy nhất) thoát ra và thu được dung dịch X có chứa 79,64 gam chất tan. Cho a gam Mg vào dung dịch X, thu được khí Y gồm 2 khí NO và H2​, tỉ khối của Y đối với He là 6,625 và (1,5a - 11,28) gam hỗn hợp hai kim loại. Giá trị của a là
A. 12,48 gam.
B. 18,24 gam.
C. 21,12 gam.
D. 16,32 gam.
Hướng dẫn giải:
Ban đầu dung dịch có $\left\{ \begin{array}{*{35}{l}}
\text{F}{{\text{e}}^{3+}}:0,2(\text{mol}) \\
\text{F}{{\text{e}}^{2+}}:0,12(\text{mol}) \\
\text{C}{{\text{u}}^{2+}}:0,18(\text{mol}) \\
\text{SO}_{4}^{2-}:0,6(\text{mol}) \\
\end{array} \right.$
Thứ tự điện phân tại từng cực là:
Tại K (-) có: $\begin{array}{*{35}{l}}
\text{F}{{\text{e}}^{3+}}+1\text{e}\to \text{F}{{\text{e}}^{2+}} \\
\text{C}{{\text{u}}^{2+}}+2\text{e}\to \text{Cu} \\
\text{F}{{\text{e}}^{2+}}+2\text{e}\to \text{Fe} \\
\end{array}$
Tại A (+) có: $2{{\text{H}}_{2}}\text{O}\to 4{{\text{H}}^{+}}+{{\text{O}}_{2}}+4\text{e}$
- Nếu phản ứng mới điện phân hết Cu thì bảo toàn e có $\text{nFe}_{{}}^{3+}+2{{\text{n}}_{\text{C}{{\text{u}}^{2+}}}}=4{{\text{n}}_{\text{O}2}}\to {{\text{n}}_{\text{O}2}}=(0,2+0,18.2):4=0,14$ mol
→ md​d giảm ​= mCu​ + mO​2​ = 0,18.64 + 0,14.32 = 16 gam < 30,4
- Nếu phản ứng điện phân hết các kim loại thì bảo toàn e có $3n\text{Fe}_{{}}^{3+}+2{{\text{n}}_{\text{C}{{\text{u}}^{2+}}}}+2\text{nFe}_{{}}^{2+}=4{{\text{n}}_{\text{O}}}_{2}\to {{\text{n}}_{\text{O}}}_{2}=0,3$ (mol)
→ mdd giảm ​= mCu​ + mO2​ = (0,2 + 0,12).56 + 0,18.64 + 0,3.32 = 39,04 > 30,4
$\Rightarrow $ Phản ứng xảy ra điện phân hoàn toàn Cu và điện phân một phần Fe2+ ​(giả sử điện phân x mol)
Bảo toàn e: $4{{\text{n}}_{O2}}=\text{nFe}_{{}}^{2+}+2\text{nCu}_{{}}^{2+}+\text{nFe}_{{}}^{2+}$ bị điện phân​ $\to {{\text{n}}_{\text{O}2}}=\dfrac{0,2+0,18.2+2\text{x}}{4}=0,14+0,5\text{x}$ (mol)
→ mdd giảm​ = 30,4= 32nO2​ + mCu​ + mFe​ = 32.(0,14+ 0,5x)+ 0,18.64 + 56x → x = 0,2 mol
→ nFe2+ còn lại​ = $\text{nFe}_{{}}^{3+}+\text{nFe}_{{}}^{2+}-\text{nFe}_{{}}^{2+}$ bị điện phân​ = 0,2 + 0,12 - 0,2=0,12 mol
→ sau phản ứng có FeSO4​: 0,12 mol và H2​SO4​: 0,48 (mol) (bảo toàn SO4​2-​)
Khi cho thêm NaNO3​ (giả sử b mol) vào thì được dung dịch có khả năng phản ứng với Mg tạo NO và H2​ → dư H+​ và NO3​-​
$3\text{F}{{\text{e}}^{2+}}+4{{\text{H}}^{+}}+\text{NO}{{_{3}^{{}}}^{-}}\to 3\text{F}{{\text{e}}^{3+}}+2{{\text{H}}_{2}}\text{O}+\text{NO}$
$0,12\to 0,16\to 0,04\to 0,12$
Sau phản ứng có $\left\{ \begin{array}{*{35}{l}}
\text{F}{{\text{e}}^{3+}}:0,12(\text{mol}) \\
{{\text{H}}^{+}}:0,48.2-0,16=0,8(\text{mol}) \\
\text{SO}_{4}^{2-}:0,6(\text{mol}) \\
\text{N}{{\text{a}}^{+}}:\text{b}(\text{mol}) \\
\text{NO}_{3}^{-}:\text{b}-0,04(\text{mol}) \\
\end{array} \right.$
→ mchất tan​ $=0,12.56+0,8.1+0,6.96+23b+62.(b-0,04)=79,64\to b=0,2\text{mol}$ ​
Khi cho Mg vào dung dịch mới thì:
$\begin{array}{*{35}{l}}
3\text{Mg}+8{{\text{H}}^{+}}+2\text{N}{{\text{O}}^{-}}\to 3\text{M}{{\text{g}}^{2+}}+4{{\text{H}}_{2}}\text{O}+2\text{NO} \\
4\text{Mg}+10{{\text{H}}^{+}}+\text{NO}{{_{3}^{{}}}^{-}}\to 4\text{M}{{\text{g}}^{2+}}+3{{\text{H}}_{2}}\text{O}+\text{NH}{{_{4}^{{}}}^{+}} \\
\text{Mg}+2{{\text{H}}^{+}}\to \text{M}{{\text{g}}^{2+}}+{{\text{H}}_{2}} \\
3\text{Mg}+2\text{F}{{\text{e}}^{3+}}\to 3\text{M}{{\text{g}}^{2+}}+2\text{Fe} \\
\end{array}$
Đặt nNO​ =m mol; nNH4+​ = n mol và nH2​ = p mol thì ta có hệ sau:
$\left\{ \begin{array}{*{35}{l}}
{{\text{n}}_{{{\text{H}}^{+}}}}=4\text{m}+10\text{n}+2\text{p}=0,8 \\
{{\text{n}}_{\text{NO}{{_{3}^{{}}}^{-}}}}=\text{m}+\text{n}=0,16 \\
{{\text{M}}_{\text{khi}}}=\dfrac{30\text{m}+2\text{p}}{\text{m}+\text{p}}=6,625.4=20 \\
\end{array} \right.\to \left\{ \begin{aligned}
& m=0,14 \\
& n=p=0,02 \\
\end{aligned} \right.$
Bảo toàn e → mMg phản ứng ​= $=\dfrac{3}{\text{a}}{{\text{n}}_{\text{NO}}}+4{{\text{n}}_{\text{N}{{\text{H}}_{\text{4}}}^{+}}}+{{\text{n}}_{\text{H2}}}+\dfrac{3}{\text{a}}{{\text{n}}_{F{{e}^{3+}}}}=\dfrac{3}{\text{n}}.0,14+4.0,02+0.02+\dfrac{3}{\text{n}}.0,12=0,49$ (mol)
→ mk​l​ sau phản ứng ​= mkl trước phản ứng ​- mMg phản ứng ​+ mFe tạo thành ​
→ 1,5a - 11,28 = a - 24.0,49 + 56.0,12 → a = 12,48 gam
Đáp án A.
 

Câu hỏi này có trong đề thi

Quảng cáo

Back
Top