Lấy một lượng hỗn hợp gồm 2 kim loại Fe và Zn cho tác dụng với V ml dung dịch AgNO₃ 1M thu được dung dịch A. Lọc lấy dung dịch A đem điện phân có màng ngăn, điện cực trơ với cường độ dòng điện 1,287A trong 2,5 giờ thu được một kim loại ở catot, dung dịch B và thấy khối lượng dung dịch giảm 4,32 gam. Cho dung dịch B phản ứng vừa đủ với 220 ml dung dịch NaOH 2M sau khi phản ứng kết thúc không thu được kết tủa. Tính V. Biết hiệu suất của quá trình điện phân là 100% và giả thiết không có sự bay hơi nước hoặc chất tan trong quá trình điện phân.

Đáp án A

Điện phân dung dịch A thu được 1 kim loại và dung dịch B, cho dung dịch B tác dụng với dung dịch NaOH không thu được kết tủa nên có các trường hợp sau:

TH₁: Zn dư → dung dịch A là Zn(NO₃)₂. Khi điện phân A thì dung dịch B là HNO₃ hoặc HNO₃ và Zn(NO₃)₂ dư và kim loại thu được là Zn (0,06 mol)

Zn(NO₃)₂ + H₂O   Zn + 2HNO₃ + ½O₂

                      0,06                       →           0,03

m_{dd giảm} = 0,06. 65 + 0,03. 32 = 4,86 ≠ 4,32 (loại)

TH₂: Fe dư → dung dịch A là Zn(NO₃)₂ và Fe(NO₃)₂. Khi điện phân A thu được 1 kim loại (Fe: 0,06 mol) và dung dịch B là HNO₃ và Zn(NO₃)₂.

Fe(NO₃)₂ + H₂O   Fe + 2HNO₃ + ½O₂

                    0,06                   ←                 0,06 → 0,12   →   0,06

m_{dd giảm} = 0,06. 56 + 0,03. 32 = 4,32 (nhận)

Các phản ứng xảy ra:

Zn + 2AgNO₃ → Zn(NO₃)₂ + 2Ag

              0,16     ←     0,08

Fe + 2AgNO₃ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag

                 0,12     ←     0,06

Dung dịch B gồm: HNO₃ và Zn(NO₃)₂ (a mol):

HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O

                  0,12   →   0,12

Zn(NO₃)₂ + 4NaOH →   Na₂ZnO₂ + 2NaNO₃ + 2H₂O

                           a       →       4ª

n_NaOH = 0,12 + 4a = 0,44 → 0,08 mol

Ta có: V = (0,16 + 0,12)/1 = 0,28 lít = 280 ml