Điện phân dung dịch X gồm 0,2 mol NaCl và a mol Cu...

D

- Hướng dẫn giải

Phương pháp giải:

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⁺

Viết các bán phản ứng xảy ra tại catot và anot.

Sử dụng bảo toàn e và dữ kiện khối lượng giảm 17,5 gam sẽ tìm được số mol Cu²⁺ pư

Sử dụng phương pháp tăng giảm khối lượng cho quá trình ddY + Fe ta tìm được giá trị của a.

Giải chi tiết:

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