Đề bài

Dung dịch X chứa m gam chất tan gồm Cu(NO₃)₂ (có m_Cu(NO3)2 > 5 gam) và NaCl. Điện phân dung dịch X với điện cực trơ, màng ngăn xốp và cường độ dòng điện không đổi. Sau thời gian t giây thì thu được dung dịch Y chứa (m – 18,79) gam chất tan và có khí thoát ra ở catot. Nếu thời gian điện phân là 2t giây thì thu được dung dịch Z chứa z gam chất tan và hỗn hợp khí T chứa 3 khí và có tỉ khối hơi so với H₂ là 16. Cho Z vào dung dịch chứa 0,1 mol FeCl₂ và 0,2 mol HCl thì thu được dung dịch chứa (z + 16,46) gam chất tan và có khí thoát ra. Tổng giá trị m + z là

A.

73,42.
B.

72,76.
C.

74,56.
D.

76,24.

Phương pháp giải

Đặt a, b là số mol Cu(NO₃)₂ và NaCl trong X

Trong t giây tại catot thu được: n_Cu = a mol và n_H2 = x mol

=> n_e => n_Cl2

∆m_giảm = ${{m}_{{{H}_{2}}O}}-{{m}_{Cu}}-{{m}_{{{H}_{2}}}}-{{m}_{C{{l}_{2}}}}=-18,79$ => PT (1) ẩn a và x

Trong 2t giây thì n_e = 2.n_{e t giây}

+) Tính số mol Cu và H₂ tại catot

+) Tính số mol Cl₂ và O₂ tại anot

+) Từ M_khí = 32 => PT (2)

+) dung dịch Z chứa: Na⁺ (b mol), NO₃^- (2a mol) => OH^- (b – 2a) mol

=> m_{chất tan} tính theo a và b

Thêm vào Z gồm Fe²⁺ (0,1 mol), H⁺ (0,2 mol) và Cl^- (0,4 mol)

Sau trung hòa thì: n_{H+ dư} = 0,2 + 2a – b

+) Dựa vào ${{m}_{Cu{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}}}>5\text{ }gam$và ${{n}_{F{{e}^{2+}}}}=0,1$, biện luận NO₃^- chắc chắn dư

TH1: Nếu H⁺ hết

+) Tính số mol ion NO₃^- dư trong dd

+) m_{chất tan} = ${{m}_{N{{a}^{+}}}}+{{m}_{NO_{3}^{-}}}+{{m}_{F{{\text{e}}^{3+}}}}+{{m}_{C{{l}^{-}}}}$ => Pt (3)

Giải hệ (1), (2), (3) ta có x; a; b

TH2: Nếu H⁺ dư

+) Tính số mol ion NO₃^- và H⁺ còn dư trong dd

m_{chất tan} = ${{m}_{N{{a}^{+}}}}+{{m}_{NO_{3}^{-}}}+{{m}_{F{{\text{e}}^{3+}}}}+{{m}_{C{{l}^{-}}}}+{{m}_{{{H}^{+}}}}$ => Pt (4)

Giải hệ (1), (2) và (4) và kết luận

Lời giải của GV Loigiaihay.com

Đặt a, b là số mol Cu(NO₃)₂ và NaCl trong X

Trong t giây tại catot thu được: n_Cu = a mol và n_H2 = x mol

=> n_e = 2a + 2x => n_Cl2 = a + x

∆m_giảm = ${{m}_{{{H}_{2}}O}}-{{m}_{Cu}}-{{m}_{{{H}_{2}}}}-{{m}_{C{{l}_{2}}}}=-18,79$

=> 18.2x – 64a – 2x – 71.(a + x) = -18,79

=> 37x + 135a = 18,79 (1)

Trong 2t giây thì n_e = 4a + 4x

Vậy trong 2t giây:

Tại catot: n_Cu = a và n_H2 = a + 2x

Tại anot: ${{n}_{C{{l}_{2}}}}=\frac{b}{2}$ và ${{n}_{{{O}_{2}}}}=a+x-\frac{b}{4}$

M_khí = 32, cũng là M của O₂ nên H₂ và Cl₂ cũng có M = 32

=> $2.\left( a+2x \right)\text{+}71.\frac{b}{2}=32.\left( a+2x+\frac{b}{2} \right)$

=> 60x + 30a – 19,5b = 0 (2)

Lúc này dung dịch Z chứa: Na⁺ (b mol), NO₃^- (2a mol) => OH^- (b – 2a) mol

=> m_{chất tan} = z = 90a + 40b

Thêm vào Z gồm Fe²⁺ (0,1 mol), H⁺ (0,2 mol) và Cl^- (0,4 mol)

Sau trung hòa thì: n_{H+ dư} = 0,2 + 2a – b

Do ${{m}_{Cu{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}}}>5\text{ }gam\text{ }n\hat{e}n\text{ }{{n}_{NO_{3}^{-}}}=2a>0,053$ trong khi ${{n}_{F{{e}^{2+}}}}=0,1$ nên NO₃^- chắc chắn dư

TH1: Nếu H⁺ hết

H⁺ + OH^- → H₂O

(b-2a) ← (b-2a)

3Fe²⁺+ 4H⁺ + NO₃^- → 3Fe³⁺ + NO + 2H₂O

(0,2-b+2a) →$\frac{0,2+2ab}{4}$

=> ${{n}_{NO_{3}^{-}(trong\,dd)}}=2a-\frac{0,2+2ab}{4}=1,5a+0,25b-0,05$

=> m_{chất tan} = ${{m}_{N{{a}^{+}}}}+{{m}_{NO_{3}^{-}}}+{{m}_{F{{\text{e}}^{3+}}}}+{{m}_{C{{l}^{-}}}}$

=> 23b + 62.(1,5a + 0,25b – 0,05) + 0,1.56 + 0,4.35,5 = 90a + 40b + 16,46 (3)

Giải hệ (1), (2), (3) ta có x = 0,07; a = 0,12; b = 0,4

Vậy m = 45,96 gam

Chất tan trong Z = 26,8

=> m + z = 72,76

TH2: Nếu H⁺ dư => ${{n}_{NO}}=\frac{0,1}{3}$

H⁺ + OH^- → H₂O

(b-2a) ← (b-2a)

3Fe²⁺+ 4H⁺ + NO₃^- → 3Fe³⁺ + NO + 2H₂O

0,1 → $\frac{0,4}{3}$ → $\frac{0,1}{3}$

=> ${{n}_{NO_{3}^{-}(trong\,dd)}}=2\text{a}-\frac{0,1}{3}$

${{n}_{{{H}^{+}}du}}=0,2-\frac{0,4}{3}-(b-2\text{a})=\frac{0,2}{3}+2\text{a}-b$

m_{chất tan} = ${{m}_{N{{a}^{+}}}}+{{m}_{NO_{3}^{-}}}+{{m}_{F{{\text{e}}^{3+}}}}+{{m}_{C{{l}^{-}}}}+{{m}_{{{H}^{+}}}}$

=> 23b + 62.(2a – 0,1/3) + 0,1.56 + 0,4.35,5 + 0,2/3 + 2a - b = 90a + 40b + 16,46 (4)

Giải hệ (1), (2) và (4) => nghiệm âm, loại TH này

Đáp án : B

Báo lỗi/Góp ý

Các bài tập cùng chuyên đề

Bài 1 :

Cho m gam tinh thể CuSO₄.5H₂O vào dung dịch KCl thu được dung dịch X. Tiến hành điện phân dung dịch X với điện cực trơ, màng ngăn xốp và cường độ dòng điện không đổi, ở thời gian t giây thu được dung dịch Y đồng thời ở anot thu được 0,15 mol hỗn hợp khí. Nếu thời gian điện phân là 2t giây, tổng số mol khí thoát ra ở cả hai điện cực là 0,393 mol. Nhúng thanh Mg vào dung dịch Y, kết thúc phản ứng thấy khối lượng thanh không đổi so với trước phản ứng. Giá trị của m là