Câu 38THPTChuyên đề: Tính toán điện phân • Lớp 12Bài toán tổng hợp kim loại, oxide, muối tác dụng acid và hấp thụ khí vào kiềmSản phẩm và quá trình điện phânVận dụng cao#secondary:CHEM12.L3.LEGACY_METALS.INORGANIC_STOICHIOMETRY#secondary:CHEM12.L3.ELECTROCHEMISTRY.ELECTROLYSIS_PRODUCTS
Điện phân V ml dung dịch AgNO 0,25M với điện cực trơ trong thời gian 32 phút 10 giây, cường độ dòng điện không đổi là 2A (hiệu suất điện phân là 100\%), thu được chất rắn X, dung dịch Y và khí Z. Cho 3,08 gam Fe vào Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 4,64 gam hỗn hợp kim loại và khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N). Giá trị của V là
Điện phân V ml dung dịch AgNO 0,25M với điện cực trơ trong thời gian 32 phút 10 giây, cường độ dòng điện không đổi là 2A (hiệu suất điện phân là 100\%), thu được chất rắn X, dung dịch Y và khí Z. Cho 3,08 gam Fe vào Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 4,64 gam hỗn hợp kim loại và khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N). Giá trị của V là
Chọn một phương án bên dưới để kiểm tra đáp án ngay:
Đáp án chính thức: C
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
Điện phân: t = 32 phút 10 giây = 1930 s, Q = 2 × 1930 = 3860 C, n(e⁻) = 3860/96500 = 0,04 mol.
- Cathode: Ag⁺ + e → Ag, nên nAg = 0,04 mol (Ag⁺ dư vì V lớn).
- Anode: 2H₂O − 4e → O₂ + 4H⁺, nên dung dịch Y chứa AgNO₃ dư và HNO₃ với nHNO₃ = nH⁺ = 0,04 mol.
Cho 3,08 g Fe (0,055 mol) vào Y. Vì Fe dư (còn lại sau phản ứng), Fe phản ứng với HNO₃ loãng theo: 3Fe + 8HNO₃ → 3Fe(NO₃)₂ + 2NO↑.
Suy ra nFe (với HNO₃) = 3 × 0,04/8 = 0,015 mol, sinh nNO = 0,01 mol.
Gọi a = mol Fe phản ứng với Ag⁺: Fe + 2Ag⁺ → Fe²⁺ + 2Ag.
Khối lượng kim loại thu được (Fe dư + Ag):
m = 56(0,055 − a − 0,015) + 216a = 3,08 + 160a − 56·0,015 = 4,64
→ 160a = 1,56 + 0,84 = 2,4 → a = 0,015 mol.
nAg⁺ còn lại trong Y = 2a = 0,03 mol → nAg ban đầu = 0,04 + 0,03 = 0,07 mol.
V = 0,07/0,25 = 0,28 L = 280 mL.
Kiểm tra: Fe đã phản ứng = 0,03 mol < 0,055 mol (Fe dư, hợp lý); Ag⁺ dư (0,03 mol < 0,07 mol, hợp lý). Khớp đáp án C.
Điện phân: t = 32 phút 10 giây = 1930 s, Q = 2 × 1930 = 3860 C, n(e⁻) = 3860/96500 = 0,04 mol.
- Cathode: Ag⁺ + e → Ag, nên nAg = 0,04 mol (Ag⁺ dư vì V lớn).
- Anode: 2H₂O − 4e → O₂ + 4H⁺, nên dung dịch Y chứa AgNO₃ dư và HNO₃ với nHNO₃ = nH⁺ = 0,04 mol.
Cho 3,08 g Fe (0,055 mol) vào Y. Vì Fe dư (còn lại sau phản ứng), Fe phản ứng với HNO₃ loãng theo: 3Fe + 8HNO₃ → 3Fe(NO₃)₂ + 2NO↑.
Suy ra nFe (với HNO₃) = 3 × 0,04/8 = 0,015 mol, sinh nNO = 0,01 mol.
Gọi a = mol Fe phản ứng với Ag⁺: Fe + 2Ag⁺ → Fe²⁺ + 2Ag.
Khối lượng kim loại thu được (Fe dư + Ag):
m = 56(0,055 − a − 0,015) + 216a = 3,08 + 160a − 56·0,015 = 4,64
→ 160a = 1,56 + 0,84 = 2,4 → a = 0,015 mol.
nAg⁺ còn lại trong Y = 2a = 0,03 mol → nAg ban đầu = 0,04 + 0,03 = 0,07 mol.
V = 0,07/0,25 = 0,28 L = 280 mL.
Kiểm tra: Fe đã phản ứng = 0,03 mol < 0,055 mol (Fe dư, hợp lý); Ag⁺ dư (0,03 mol < 0,07 mol, hợp lý). Khớp đáp án C.