Đề bài

Điện phân 200 mL dung dịch CuSO₄ nồng độ x mol/L với điện cực trơ. Sau một thời gian thu được dung dịch Y vẫn còn màu xanh, có khối lượng giảm 8 g so với dung dịch ban đầu. Cho 16,8 g bột sắt vào Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 12,4 g kim loại. Giá trị của x là bao nhiêu?

Phương pháp giải

Dựa vào nguyên tắc điện phân dung dịch.

Lời giải của GV Loigiaihay.com

Vì dung dịch Y vẫn còn màu xanh nên Cu²⁺ chưa điện phân hết

Khối lượng dung dịch giảm = khối lượng Cu sinh ra + khối lượng khí O₂ thoát ra

Gọi số mol Cu²⁺ bị điện phân là a

Theo số mol e trao đổi ta có:

\(\begin{array}{l}C{u^{2 + }} + 2{\rm{e}} \to Cu{\rm{                  2}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}} \to {O_2} + 4{H^ + } + 4e\\a \to {\rm{   2a        a                                   }}\frac{1}{2}{\rm{a}} \leftarrow {\rm{     2a}}\end{array}\)

Ta có 64 a + 32.\(\frac{1}{2}\) a = 8 g → a = 0,1

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

Fe + CuSO₄ → Cu + FeSO₄

Số mol Fe tham gia phản ứng = số mol H₂SO₄ + số mol CuSO₄ dư

Gọi b là số mol CuSO₄ chưa bị điện phân

Theo định luật bảo toàn khối lượng ta có

Khối lượng kim loại sau phản ứng = 16,8 g – khối lượng Fe phản ứng + khối lượng Cu sinh ra.

Hay 16,8 – 56(b + 0,1) + 64 b = 12,4 => b = 0,15 mol

Tổng số mol CuSO₄ = a + b = 0,25

Vậy x = \(\frac{{0,25}}{{0,2}}\)= 1,25