Dung dịch X chứa m gam chất tan gồm Cu(NO3)2 (có mCu(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
Phương pháp giải
Đặt a, b là số mol Cu(NO3)2 và NaCl trong X
Trong t giây tại catot thu được: nCu = a mol và nH2 = x mol
=> ne => nCl2
∆mgiảm = \({{m}_{{{H}_{2}}O}}-{{m}_{Cu}}-{{m}_{{{H}_{2}}}}-{{m}_{C{{l}_{2}}}}=-18,79\) => PT (1) ẩn a và x
Trong 2t giây thì ne = 2.ne t giây
+) Tính số mol Cu và H2 tại catot
+) Tính số mol Cl2 và O2 tại anot
+) Từ Mkhí = 32 => PT (2)
+) dung dịch Z chứa: Na+ (b mol), NO3- (2a mol) => OH- (b – 2a) mol
=> mchất 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: nH+ 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
+) mchất 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
mchất 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 Tự Học 365
Đặt a, b là số mol Cu(NO3)2 và NaCl trong X
Trong t giây tại catot thu được: nCu = a mol và nH2 = x mol
=> ne = 2a + 2x => nCl2 = a + x
∆mgiảm = \({{m}_{{{H}_{2}}O}}-{{m}_{Cu}}-{{m}_{{{H}_{2}}}}-{{m}_{C{{l}_{2}}}}=-18,79\)
=> 18.2x – 64a – 2x – 71.(a + x) = -18,79
=> 37x + 135a = 18,79 (1)
Trong 2t giây thì ne = 4a + 4x
Vậy trong 2t giây:
Tại catot: nCu = a và nH2 = a + 2x
Tại anot: \({{n}_{C{{l}_{2}}}}=\frac{b}{2}\) và \({{n}_{{{O}_{2}}}}=a+x-\frac{b}{4}\)
Mkhí = 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
=> mchất 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: nH+ 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) →\(\frac{0,2+2ab}{4}\)
=> \({{n}_{NO_{3}^{-}(trong\,dd)}}=2a-\frac{0,2+2ab}{4}=1,5a+0,25b-0,05\)
=> mchất 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 → $\frac{0,4}{3}$ → \(\frac{0,1}{3}\)
=> ${{n}_{NO_{3}^{-}(trong\,dd)}}=2\text{a}-\frac{0,1}{3}$
${{n}_{{{H}^{+}}du}}=0,2-\frac{0,4}{3}-(b-2\text{a})=\frac{0,2}{3}+2\text{a}-b$
mchất 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 cần chọn là: b
Hóa Lớp 12
