Phương pháp giải:

Bảo toàn electron.

Lời giải chi tiết:

B₁ : Xác định các thành phần trong Z sau khi điện phân

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

+) Trong t giây :

Tại Catot :

Cu²⁺ + 2e → Cu

2H₂O + 2e →2OH^- + H₂

n_Cu = a ; n_H2 = x (n_e = 2n_Cu + 2n_H2)

=> n_e = 2a + 2x

Tại Anot :

2Cl^- → Cl₂ + 2e

=> n_Cl2 = a + x

(Bảo toàn electron)

+) m_giảm = m_H2O – m_Cu – m_H2 – m_Cl2 = - 18,79

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

=> 37x + 135a = 18,79⁽¹⁾

+) Trong 2t giây thì : n_e = 4a + 4x

Tại Catot :

Cu²⁺ + 2e → Cu

2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂

n_Cu = a và n_H2 = a + 2x (n_e = 2n_Cu + 2n_H2)

Tại Anot :

2Cl^- →Cl₂ + 2e

2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e

n_Cl2 = 0,5b ; n_O2 = a + x – 0,25b (n_e = 2n_Cl2 + 4n_O2)

M_khí = 32 => cũng là M_O2 nên H₂ và Cl₂ có M_tb = 32

=> m_H2 + m_Cl2 = m_hh (H₂ , Cl₂)

=> 2(a + 2x) + 71.0,5b = 32(a + 2x + 0,5b)

=> 60x + 30a – 19,5b = 0⁽²⁾

Lúc này dung dịch Z chứa :

Na⁺ (b mol) ; NO₃^- (2a mol) => n_OH = (b – 2a) mol (Bảo toàn điện tích)

=> m_{chất tan} = 90a + 40b = a₁

B₂ : Xác định thành phần các chất trong dung dịch sau khi trộn thêm FeCl₂ và HCl

Từ đó Tìm ra số mol các chất ban đầu.

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

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

Do m_Cu(NO3)2 >  5g => n_NO3 = 2a  >  0,053 trong khi n_Fe2+= 0,1 mol

=> n_NO3 sẽ dư.

+) TH₁ : Nếu H⁺ hết => n_NO = ¼ n_H+ = (0,2 + 2a – b)/4

=> n_{NO3 dư} = 2a – (0,2 + 2a – b)/4 = 1,5a + 0,25b – 0,05

m_{chất tan} = m_Na+ + m_{NO3 dư} + m_Fe3+ + m_Cl-

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

Từ (1,2,3) => x = 0,07 ; a = 0,12 ; b = 0,4

=> m = 45,96g (Đáp án D)

+) TH₂ : Nếu H⁺ dư => n_NO = 1/3.n_Fe2+ = 0,1/3 mol

=> n_{H+ dư} = (0,2 + 2a – b) – 4n_NO = (1/15 + 2a – b) mol ; n_{NO3- dư} = (2a – 1/30)

=> m_{chất tan} = m_Na+ + m_NO3- + m_H+ + m_Fe3+ + m_Cl-

=> 23b + 62.(2a – 1/30) + 1.(1/15 + 2a – b) + 0,1.56 + 0,4.35,5 = 90a + 40b + 16,46

=> x = 0,043 ; a = 0,127 ; b = 0,329

=> n_{H+ dư} = 1/15 + 2a – b < 0 => Loại

Đáp án D