Điện phân dung dịch X chứa a mol Cu(NO₃)₂ và 0,2 mol NaCl (điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giây, thu được 3,36 lít khí ở anot( đktc) và dung dịch Y. Nếu thời gian điện phân là 2t giây thì tổng thể tích khí thu được ở cả 2 điện cực là 7,84 lít (đktc). Cho dung dịch Y phản ứng tối đa với m gam Fe tạo ra khí NO(sản phẩm khử duy nhất). Biết hiệu suất điện phân 100%, các khí sinh ra không tan trong dung dịch. Giá trị của m là

Trả lời:

Khi điện phân t giây thì n_khí(A) = 0,15 mol >½ n_Cl nên khi này đã xảy ra cả điện phân nước

Tại A :        2Cl^-  → Cl₂ + 2e

                    2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e

Ta có n_Cl2 = ½ .n_Cl = 0,1 mol nên n_O2 = n_khí - n_Cl2 = 0,15 -0,1 =0,05 mol

=>n_{e trao đổi} = 2n_Cl2 + 4n_O2 = 2.0,1 + 4.0,05 = 0,4 mol

Khi điện phân 2t giây thì n_{e trao đổi}  = 0,4.2 = 0,8 mol

Tại A : 2Cl^-  → Cl₂ + 2e

           2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e

Nên có 0,1 mol khí Cl₂ và có 0,15 mol O₂

Tại K :      Cu⁺² + 2e → Cu

              2 H₂O + 2e → 2OH^- + H₂

Số mol khí thoát ra ở cả hai cực là n_khí =7,84 : 22,4 = 0,35 = 0,1 + 0,15 + n_H2 → n_H2 = 0,1mol

Tại K thì n_{e trao đổi} = 0,8 = 2n_Cu + 2n_H2 = 2n_Cu + 2.0,1 =>n_Cu = 0,3 mol

=>a =0,3 mol =>tại thời điểm t giây thì n_{Cu(2+) bị điện phân} = 0,4:2 =0,2 mol

Dung dịch Y thu được sau điện phân t giây có Na⁺ : 0,2 mol; NO₃^- : 0,6 mol và H⁺ : 0,2 mol; Cu²⁺ :0,1 mol

Y + Fe thì 3Fe + 8H⁺ +2NO₃^- → 3Fe⁺²  + 4H₂O + 2NO

=>Phản ứng có H⁺ hết nên tính theo H⁺ =>n_{Fe phản ứng} = 3/8 . n_H+ = 3: 8 . 0,2 = 0,075 mol

       Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ +Cu

=>m_Fe = m = (0,075+0,1).56 = 9,8g

Đáp án cần chọn là: B