Trắc nghiệm Tổng hợp bài tập điện phân hay và khó - Hóa 12

+) t giây

Catot: M²⁺  +  2e → M

            2a  ←  4a

Anot: H₂O - 2e → 0,5O₂ + 2H⁺

                     4a  ←  a

+) 2t giây

Điện phân trong thời gian 2t (s) thì số mol e trao đổi gấp đôi trong t (s)

=> n_{e trao đổi 2t} = 2.4a = 8a (mol)

Anot: 2H₂O - 4e → O₂   +  4H⁺

                      8a  →  2a → 8a

Vì tổng số mol khí thu được ở 2 điện cực là 2,5a mol => n_{H2 sinh ra ở catot} = 2,5a – 2a = 0,5a (mol)

Catot:

M²⁺  +  2e → M

3,5a  ← 7a

2H₂O + 2e → H₂  + 2OH^-

              a ← 0,5a → a

Vì tại thời điểm 2t (s) số mol M²⁺ bị điện phân là 3,5a => ở t (s) M²⁺ chưa bị điện phân hết => A đúng

+) Xét tại thời điểm thu được 1,8a mol khí ở anot:

Anot: H₂O - 2e → 0,5O₂ + 2H⁺

                    7,2a ← 1,8a

Catot:

M²⁺  +  2e → M

3,5a  → 7a

2H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-

            0,2a → 0,1a

=> tại thời điểm này thu được 0,1a mol khí H₂ ở catot => B sai

+) Sau 2t (s) thu được ${{n}_{{{H}^{+}}}}=8\text{a}\,>{{n}_{O{{H}^{-}}}}=a$ => dung dịch thu được có pH < 7

+) D đúng, tại thời điểm 2t (s) ở catot thoát ra 0,5a mol khí H₂

+ Bình 1: n_NaOH = 0,0346 mol

Sau khi x mol H₂O bị điện phân thì thể tích dung dịch còn lại là 20-18x (ml)

=> \({{C}_{M}}=\frac{0,0346}{\frac{20-18x}{1000}}=2\) => x = 0,15

=> n_e = 2x = 0,3

Bình 2:

Tại catot:

Cu²⁺ + 2e → Cu

0,15.....0,3

Cu²⁺ dư 0,225 - 0,15 = 0,075 mol

Tại anot:

2Cl^- - 2e → Cl₂

0,2→0,2

2H₂O – 4e → O₂ + 4H⁺

            0,1     →      0,1

Dung dịch trong bình 2 sau điện phân gồm: Cu²⁺ (0,075 mol); H⁺: (0,2 + 0,1 = 0,3 mol)

Khi cho 0,25 mol Fe vào:

         3Fe   +  8H⁺ + 2NO₃^- → 3Fe²⁺ + 2NO + 4H₂O

Bđ:   0,25       0,3       0,45

Pư: 0,1125 ← 0,3 → 0,075

Sau: 0,1375

         Fe      +    Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu

Bđ:  0,1375      0,075

Pư:  0,075  ←  0,075    →      0,075

Sau:0,0625                             0,075

=> m _{chất rắn} = 0,0625.56 + 0,075.64 = 8,3 gam

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