Tiến hành điện phân (với điện cực trơ và cường dòng điện có cường độ không đổi) dung dịch X gồm CuSO4 và HCl (tỉ lệ mol tương ứng là 4 : 3) sau một thời gian, thu được dung dịch Y có khối lượng giảm 21,1875 gam so với khối lượng dung dịch X. Cho 22,5 gam bột Fe vào Y đến khi kết thúc các phản ứng, thu được dung dịch Z; 4,2 lít khí H2 (đktc) và m gam hỗn hợp rắn T. Biết các khí sinh ra trong quá trình điện phân hòa tan không đáng kể trong nước và hiệu suất đạt 100%. Giá trị của m là
A. 12,90. B. 22,95. C. 16,20. D. 12,00.
Câu trả lời tốt nhất
Fe + Y tạo hỗn hợp rắn nên Y chứa Cu2+ dư và T chứa Fe dư.
nH2 = 0,1875
TH1: Cl- chưa bị điện phân hết.
—> nCu = nCl2 = 21,1875/135 = 0,157
Lượng H+ trong dung dịch không thay đổi nên nHCl = 2nH2 = 0,375
—> nCuSO4 = 0,5 —> nCu2+ dư = 0,5 – 0,157 = 0,343
nFe = 22,5/56 < nCu2+ dư + nH2: Vô lí, loại.
TH2: Cl- đã bị điện phân hết.
X gồm CuSO4 (4x) và HCl (3x)
Anot: nCl2 = 1,5x và nO2 = y
Catot: nCu = z
Bảo toàn electron —> 3x + 4y = 2z
m giảm = 71.1,5x + 32y + 64z = 21,1875
nH+ tổng = 3x + 4y = 0,1875.2
—> x = 0,075; y = 0,0375; z = 0,1875
nCu2+ dư = 4x – z = 0,1125
nFe phản ứng = nCu2+ dư + nH2 = 0,3
—> m rắn = 22,5 – 0,3.56 + 0,1125.64 = 12,9 gam