by Dung dịch X chứa m gam chất tan gồm Cu(NO$_{3}$)$_{2}$ và NaCl, trong đó khối lượng của Cu(NO$_{3}$)$_{2}$ lớn hơn 5g. Điện phân dung dịch X với cường độ dòng điện không đổi. Sau thời gian t giây thì thu được dung dịch Y chứa (m – 18,79)g chất tan và có khí thoát ra ở catot. Nếu thời gian điện phân là 2t giây thì dung dịch Z chứa a$_{1}$ gam chất tan và hỗn hợp khí T gồm 3 khí có tỉ khối so với H$_{2}$ là 16. Cho Z vào dung dịch chứa 0,1 mol FeCl$_{2}$ và 0,2 mol HCl thì thu được dung dịch chứa (a$_{1}$ + 16,46)g chất tan và có khí thoát ra. Giá trị của m là :
A. 26,8
B. 16,6
C. 72,76
D. 45,96
Hướng dẫn
Chọn đáp án là: D
Phương pháp giải:
B. ảo toàn electron.
Lời giải chi tiết:
Phương pháp : Bảo toàn electron.
Lời giải :
B. $_{1}$ : Xác định các thành phần trong Z sau khi điện phân
Đặt a, b lần lượt là số mol Cu(NO$_{3}$)$_{2}$ và NaCl trong X
+) Trong t giây :
Tại Catot :
Cu$^{2+}$ + 2e -> Cu
2H$_{2}$O + 2e -> 2OH$^{-}$ + H$_{2}$
n$_{Cu}$ = a ; n$_{H2}$ = x (n$_{e}$ = 2n$_{Cu}$ + 2n$_{H2}$)
⇒ n$_{e}$ = 2a + 2x
Tại Anot :
2Cl$^{-}$ -> Cl$_{2}$ + 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 :
Cu$^{2+}$ + 2e -> Cu
2H$_{2}$O + 2e -> 2OH$^{-}$ + H$_{2}$
n$_{Cu}$ = a và n$_{H2}$ = a + 2x (n$_{e}$ = 2n$_{Cu}$ + 2n$_{H2}$)
Tại Anot :
2Cl$^{-}$ -> Cl$_{2}$ + 2e
2H$_{2}$O -> 4H$^{+}$ + O$_{2}$ + 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 H$_{2}$ và Cl$_{2}$ có M$_{tb}$ = 32
⇒ m$_{H2}$ + m$_{Cl2}$ = m$_{hh }$(H$_{2}$ , Cl$_{2}$)
⇒ 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) ; NO$_{3}$$^{-}$ (2a mol) ⇒ n$_{OH}$ = (b – 2a) mol (Bảo toàn điện tích)
⇒ m$_{chất tan}$ = 90a + 40b = a$_{1}$
B. $_{2}$ : Xác định thành phần các chất trong dung dịch sau khi trộn thêm FeCl$_{2}$ và HCl
Từ đó Tìm ra số mol các chất ban đầu.
Thêm vào Z : Fe$^{2+}$ (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.
+) TH$_{1}$ : 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)
+) TH$_{2}$ : 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
