Điện phân dung dịch X chứa Cu(NO3 ) 2 và NaCl với điện cực trơ. Tổng thể tích khí thoát ra ở cả 2 điện cực (V lít) phụ thuộc vào thời gian điện phân (t giây) theo đồ thị bên. Nếu điện phân X trong thời gian 3,5a giây thì thu được dung dịch có khối lượng giảm m gam so với dung dịch X. Giả thiết các chất điện phân ra không tan trong dung dịch. Giá trị của m là:

Đây là dạng câu hỏi tính toán hóa học cơ bản. Trước hết cần xác định dữ kiện đề bài đang cho dưới dạng khối lượng, số mol hoặc thể tích khí, sau đó chọn công thức phù hợp để tìm kết quả.

Đoạn 1: Chỉ có khí Cl 2 thoát ra. Đặt V Cl2 = x (lít) Đoạn 2: Chỉ có khí O2 thoát ra: V O2 = x (lít) Đoạn 3: Anot có O2 tiếp tục thoát ra. Còn ở catot có H2 thoát ra

Bảo toàn e để tìm giá trị x

Từ đó tính được số mol NaCl và số mol Cu(NO3 ) 2 ban đầu. Dùng bảo toàn electron tại thời điểm 3,5a giây để tính số mol Cu, H2 và Cl 2, O2 thoát ra. Khối lượng dung dịch giảm chính là khối lượng các chất thoát ra ở các điện cực. Đoạn 1: Chỉ có khí Cl 2 thoát ra. Đặt V Cl2 = x (lít) Đoạn 2: Chỉ có khí O2 thoát ra. Mà ta thấy giá trị V lúc này gấp đôi đoạn tại thời điểm t = a (giây)

Do đó V O2 = 2x− x = x (lít) Đoạn 3: Anot có O2 tiếp tục thoát ra. Còn ở catot có H2 thoát ra. Trong đoạn 3 này thời gian bằng nửa đoạn 2 nên V O2 = 0,5x (lít)

Bảo toàn electron ta tính được V H2 = x (lít) Tổng cộng 3 đoạn thì khí thoát ra gồm Cl 2 (x lít), O2 (1,5x lít) và H2 (x lít)

Suy ra x+ 1,5x+ x = 7,84 → x = 2,24 lít Ban đầu: n NaCl =2.n Cl2 = 0,2 mol

Ta có: n Cu(NO3)2 = n Cu = n Cl2+ 2.n O2 (đoạn 2) = 0,3 mol Tại thời điểm t = a (giây): n e trao đổi = 2n Cl2 = 2.2,24: 22,4 = 0,2 mol Tại thời điểm 3,5a (giây) (thuộc đoạn 3) ta có: n e trao đổi = 3,5. 0,2 = 0,7 mol Catot: Cu 2++ 2e → Cu 0,3 → 0,6 0,3 mol H2O+ 2e → H2+ 2OH− 0,1 → 0,05 mol Anot: 2Cl−−2e → Cl 2 0,2 0,2 0,1 mol 2H2O− 4e → O2+ 4H+ 0,5 0,125 mol Khi đó thu được 0,3 mol Cu; 0,05 mol H2 ở catot và 0,1 mol Cl 2 và 0,125 mol O2 ở anot. Khối lượng dung dịch giảm chính là khối lượng các chất thoát ra ở các điện cực

Do đó m = m Cu+ m H2+ m Cl2+ m O2 = 0,3.64+ 0,05.2+ 0,1.71+ 0,125.32 = 30,4 (gam)

Đáp án D

Từ phân tích trên, đáp án đúng là D. 30,4.