Điện phân 500ml dung dịch X chứa Cu(NO3)2 0,3M và Fe(NO3)3 0,4M với điện cực trơ, cường độ dòng điện 9,65A, sau t giây thu được kim loại ở catot, khí ở anot và dung dịch. Sau khi ngắt dòng điện để yên bình điện phân để các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của NO3-) thu được dung dịch Z. Biết khối lượng của Z nhỏ hơn khối lượng của dung dịch X là 8,68 gam (Coi lượng nước bay hơi trong quá trình điện phân là không đáng kể). Giá trị của t là bao nhiêu?
Câu trả lời tốt nhất
nCu(NO3)2 = 0,15; nFe(NO3)3 = 0,2
TH1: Catot chưa có H2 thoát ra
Catot: nFe2+ = 0,2; nCu = x
Anot: nO2 = y
Bảo toàn electron: 2x + 0,2 = 4y (1)
nH+ = 4y —> nNO = nH+/4 = y
Nếu Cu đã tan trở lại hết thì m giảm = 32y + 30y = 8,68 (2)
(1)(2) —> x = 0,18; y = 0,14: Loại vì x > 0,15. Vậy Cu chưa tan trở lại hết.
—> Các chất thoát ra khỏi dung dịch X gồm Cu (x – 1,5y), O2 (y) và NO (y)
—> 64(x – 1,5y) + 32y + 30y = 8,68 (3)
(1)(3) —> x = 0,22; y = 0,16: Loại vì x > 0,15
TH2: Catot đã có H2 thoát ra
Catot: nFe2+ = 0,2; nCu = 0,15; nH2 = a
Anot: nO2 = b
Bảo toàn electron —> 0,2 + 0,15.2 + 2a = 4b (4)
Dung dịch sau điện phân chứa Fe2+ (0,2), NO3- (0,9) và H+ (0,5)
nNO max = nH+/4 = 0,125
Dễ thấy 3nNO max > 2nCu + nFe2+ nên Cu tan hết, NO thoát ra tối đa.
—> 2a + 32b + 0,125.30 = 8,68 (5)
(4)(5) —> a = 31/300; b = 181/1200
ne = 4b = It/F —> t = 6033s