Dung dịch X chứa m gam chất tan gồm Cu(NO3)2 và NaCl. Điện phân dung dịch X với điện cực trơ,

Câu hỏi số 346205:

Vận dụng cao

Dung dịch X chứa m gam chất tan gồm Cu(NO₃)₂ và NaCl. Điện phân dung dịch X với điện cực trơ, màng ngăn xốp với cường độ dòng điện không đổi. Sau thời gian t giây thu được dung dịch Y chứa (m – 18,79) gam chất tan và có hai khí thoát ra (trong đó có một khí ở catot). Nếu thời gian điện phân là 2t giây thì thu được dung dịch Z chứa x gam chất tan và hỗn hợp khí T gồm ba khí có tỉ khối hơi so với hiđro là 16. Cho toàn bộ dung dịch Z vào dung dịch chứa 0,1 mol FeSO₄ và 0,1 mol H₂SO₄ thì thu được dung dịch G chứa (x + 21,46) gam muối trung hòa (trong đó có ion NO₃^-) và có khí NO thoát ra (sản phẩm khử duy nhất). Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tỉ lệ m: x có giá trị gần nhất với giá trị nào sau đây?

A. 1,55

B. 1,7

C. 0,58

D. 2,7

Đáp án đúng là: B

Quảng cáo

Xem lời giải

Câu hỏi:346205

Phương pháp giải

Đặt số mol của Cu(NO₃)₂ và NaCl là a và b mol

Tại A (+): 2Cl^- → Cl₂ + 2e 2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e

Tại K (-): Cu²⁺ + 2e → Cu 2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂

Xét thời điểm t giây thì có khí Cl₂, Cu, và H₂ với n_Cl2 = c mol

m_X = 188a + 58,5b = m

→ dd Y có Na⁺: b mol; NO₃^-: 2a mol; Cl^-: b - 2c mol và OH^-: b – ( 2a +b -2c ) = 2c – 2a mol

→m_Y → m_X – m_Y = 18,79 → phương trình (1)

Tại thời điểm 2t giây thì xuất hiện 3 khí nên T có 3 khí Cl₂: b/2 mol; H₂ và O₂

Vì n_{e(t giây)}.2 = n_{e(2t giây)} → n_{e(2t giây)} = 4c → n_O2 = (4c – b)/4 (mol)

Lại có n_{e(2t giây)} = 4c = 2n_Cu + 2n_H2 → n_H2 = (4c – 2a)/2 = 2c –a (mol)

\( \to {d_{T/{H_2}}} = 16 \to {M_T}\) (2)

Z có NO₃^-: 2a mol, Na⁺_: b mol và OH^-: (b-2a) mol → m_{chất tan (Z)}

Z + 0,1 mol FeSO₄ + 0,1 mol H₂SO₄ nên:

H⁺ + OH^- → H₂O

3Fe²⁺ + 4H⁺ +NO₃^- → 3Fe³⁺ + 2H₂O + NO

n_H⁺ = n_OH^- + 4n_NO = 0,2 mol → n_NO → n_NO3^- _dư

m_{chất tan(G)} = m_Na + m_NO3^- + m_Fe + m_SO4

phương trình m_{chất tan}(G) - m_{chất tan}(Z) (3)

Giải (1)(2)(3) có a ; b và c

Giải chi tiết

Đặt số mol của Cu(NO₃)₂ và NaCl là a và b mol

Tại A (+): 2Cl^- → Cl₂ + 2e 2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e

Tại K (-): Cu²⁺ + 2e → Cu 2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂

Xét thời điểm t giây thì có khí Cl₂, Cu, và H₂ với n_Cl2 = c mol

m_X = 188a + 58,5b = m

→ dd Y có Na⁺: b mol; NO₃^-:2a mol; Cl^-: b - 2c mol và OH^-: b – ( 2a +b -2c ) = 2c – 2a mol

→ m_Y = 23b + 124a + 35,5(b-2c) + 17(2c -2a) = 90a + 58,5b -37c

→ 18,79 = 98a + 37c(1)

Tại thời điểm 2t giây thì xuất hiện 3 khí nên T có 3 khí Cl₂: b/2 mol; H₂ và O₂

Vì n_{e(t giây)} .2 = n_{e(2t giây)} → n_{e(2t giây)} = 4c → n_O2 = (4c – b)/4 (mol)

Lại có n_{e(2t giây)} = 4c = 2n_Cu + 2n_H2 → n_H2 = (4c – 2a)/2 = 2c –a (mol)

\( \to {d_{T/{H_2}}} = 16 \to {M_T} = \dfrac{{35,5b + 8(4c - b) + 4c - 2a}}{{\dfrac{b}{2} + \dfrac{{4c - b}}{4} + 2c - a}} = 32 \to 30a + 19,5b - 60c = 0\) (2)

Z có NO₃^-: 2a mol, Na⁺_: b mol và OH^-: (b-2a) mol → m_{chất tan (Z)} = 124a + 23b + 17(b-2a) = 90a + 40b=x

Z + 0,1 mol FeSO₄ + 0,1 mol H₂SO₄ nên:

H⁺ + OH^- → H₂O

3Fe²⁺ + 4H⁺ +NO₃^- → 3Fe³⁺ + 2H₂O + NO

n_H⁺ = n_OH^- + 4n_NO = 0,2 mol → n_NO = ( 0,2 + 2a –b)/4

bảo toàn N có n_NO3^- _dư = 2a – (0,2 + 2a –b)/4 = 1,5a + 0,25b – 0,05 mol

m_{chất tan(G)} = m_Na + m_NO3^- + m_Fe + m_SO4 = 23b + 62(1,5a + 0,25b – 0,05) + 0,1.56 + 0,2.96 = x + 21,46

Vì m_{chất tan}(G) - m_{chất tan}(Z) = 21,46 = 3a -1,5b + 21,7 = 21,46 (3)

Giải (1)(2)(3) có a = 0,12 mol; b = 0,4 mol và c = 0,19 mol

→ m = 188a + 58,5b = 45,96 gam

Và x = 90a + 40b = 26,8 → m:x = 1,7

Đáp án cần chọn là: B

Group 2K8 ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí

Câu hỏi trước Câu tiếp theo

>> 2K8 Chú ý! Lộ Trình Sun 2026 - 3IN1 - 1 lộ trình ôn 3 kì thi (Luyện thi 26+ TN THPT, 90+ ĐGNL HN, 900+ ĐGNL HCM, 70+ ĐGTD - Click xem ngay) tại Tuyensinh247.com.Đầy đủ theo 3 đầu sách, Thầy Cô giáo giỏi, luyện thi theo 3 giai đoạn: Nền tảng lớp 12, Luyện thi chuyên sâu, Luyện đề đủ dạng đáp ứng mọi kì thi.