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 – 15,2575) 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 0,18 mol HCl thì thu được dung dịch chứa (z + 16,15) gam chất tan và có khí thoát ra. Tổng giá trị m 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 = \({m_{{H_2}O}}--{m_{Cu}}--{m_{{H_2}}}--{m_{C{l_2}}} = - 15,2575\) => 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 tantính theo a và b
Thêm vào Z gồm Fe2+ (0,1 mol), H+ (0,18 mol) và Cl- (0,38 mol)
Sau trung hòa thì: nH+ dư = 0,2 + 2a – b
+) Dựa vào\({m_{Cu{{\left( {N{O_3}} \right)}_2}}} > 5{\rm{ }}gam\)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 = \({m_{N{a^ + }}} + {m_{NO_3^ - }} + {m_{F{{\rm{e}}^{3 + }}}} + {m_{C{l^ - }}}\)=> 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 = \({m_{N{a^ + }}} + {m_{NO_3^ - }} + {m_{F{{\rm{e}}^{3 + }}}} + {m_{C{l^ - }}} + {m_{{H^ + }}}\) => 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 = \({m_{{H_2}O}}-{m_{Cu}}-{m_{{H_2}}}-{m_{C{l_2}}} = - 15,2575\)
=> 18.2x – 64a – 2x – 71.(a + x) = -15,2575
=> 37x + 135a = 15,2575 (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
=>\(2.\left( {a + 2x} \right){\rm{ + }}71.\frac{b}{2} = 32.\left( {a + 2x + \frac{b}{2}} \right)\)
=> 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+ (0,18 mol) và Cl- (0,38 mol)
Sau trung hòa thì: nH+ dư = 0,18 + 2a – b
Do \({m_{Cu{{\left( {N{O_3}} \right)}_2}}} > 5{\rm{ }}gam{\rm{ }}n\^e n{\rm{ }}{n_{NO_3^ - }} = 2a > 0,053\)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
(0,18-b+2a) →\(\frac{{0,18 + 2a--b}}{4}\)
=>\({n_{NO_3^ - (trong\,dd)}} = 2a--\frac{{0,18 + 2a--b}}{4} = 1,5a + 0,25b--0,045\)
=>mchất tan = \({m_{N{a^ + }}} + {m_{NO_3^ - }} + {m_{F{{\rm{e}}^{3 + }}}} + {m_{C{l^ - }}}\)
=>23b + 62.(1,5a + 0,25b – 0,045) + 0,1.56 + 0,4.35,5 = 90a + 40b + 16,15 (3)
Giải hệ (1), (2), (3) ta có x = 0,0475; a = 0,1; b = 0,3
Vậy m = 36,35 gam
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 → \(\frac{{0,4}}{3}\) → \(\frac{{0,1}}{3}\)
=>\({n_{NO_3^ - (trong\,dd)}} = 2{\rm{a}} - \frac{{0,1}}{3}\)
\({n_{{H^ + }du}} = 0,18 - \frac{{0,4}}{3} - (b - 2{\rm{a}}) = \frac{7}{{150}} + 2{\rm{a}} - b\)
mchất tan = \({m_{N{a^ + }}} + {m_{NO_3^ - }} + {m_{F{{\rm{e}}^{3 + }}}} + {m_{C{l^ - }}} + {m_{{H^ + }}}\)
=>23b + 62.(2a – 0,1/3) + 0,1.56 + 0,38.35,5 + \(\frac{7}{{150}} + 2{\rm{a}} - b\)= 90a + 40b + 16,15 (4)
Giải hệ (1), (2) và (4) => nghiệm âm, loại TH này
Đáp án cần chọn là: b
Hóa Lớp 12
