Tiến hành điện phân dung dịch hỗn hợp gồm KC1 0,2M và Cu(NO3)2: 0,4M (điện cực trơ, màng ngăn xốp) với cường độ dòng điện không đổi I= 2A trong thời gian 24125 giây thì dùng điện phân, ở anot thoát ra 3,36 lít khí (đktc). Cho m gam bột Fe vào dung dịch sau điện phân, kết thúc phản ứng, thấy khi Nó thoát ra (sản phẩm khử duy nhất của N^+5) và 0,6m gam chất rắn không tan. Giá trị của m là A. 22,4. B. 15.75. C. 21.00. D. 11,2.

Đáp án:

B 

Giải thích các bước giải:

$\rm n_e=\dfrac{2×24125}{96500}=0,5\ (mol)$

Trường hợp 1: Khí ở anode chỉ gồm $\rm Cl_2$.

$\rm n_{Cl_2}=\dfrac{3,36}{22,4}=0,15\ (mol)$

Bảo toàn electron:

$\rm 2n_{Cl_2}=0,3\ (mol)\ne n_e=0,5\ (mol)$

$\to$ Vô lý, loại trường hợp 1.

Trường hợp 2: Khí ở anode gồm $\rm Cl_2$ và $\rm O_2$.

Gọi a, b lần lượt là số mol khí của $\rm Cl_2$ và $\rm O_2$.

Hệ phương trình:

$\begin{cases}\rm a+b=0,15\ (mol)\\\rm 2a+4b=0,5\ (mol)\end{cases}\to\begin{cases}\rm a=0,05\ (mol)\\\rm b=0,1\ (mol)\end{cases}$

Bảo toàn nguyên tố Cl:

$\rm n_{KCl}=2n_{Cl_2}=0,1\ (mol)$

$\rm n_{Cu (NO_3)_2}=0,4×\dfrac{0,1}{0,2}=0,2\ (mol)$

Dung dịch sau phản ứng gồm: $\begin{cases}\rm K^+:0,1\ (mol)\\\rm NO_3^-:0,4\ (mol)\\\rm H^+:0,3\ (mol)\ (btdt)\end{cases}$

Khi cho m gam Fe phản ứng.

$\rm n_{NO}=\dfrac{1}{4}n_{H^+}=0,075\ (mol)$

Vì còn chất rắn sau phản ứng nên muối chỉ có $\rm Fe^{2+}$.

Bảo toàn electron:

$\rm n_{Fe^{2+}}=\dfrac{3}{2}n_{NO}=0,1125\ (mol)$

Bảo toàn khối lượng kim loại:

$\rm 0,6m=m-0,1125×56\ (g)$

$\rm\to m=15,75\ (g)$