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?

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.

Đặt số mol của Cu(NO3 ) 2 và NaCl là a và b mol Tại A (+): 2Cl− → Cl 2+ 2e 2H2O → 4H++ O2+ 4e Tại K (-): Cu 2++ 2e → Cu 2H2O+ 2e → 2OH−+ H2 Xét thời điểm t giây thì có khí Cl 2, 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 Cl 2: 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) → d_T/H2 = 16 → 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 3Fe 2++ 4H++NO3− → 3Fe 3++ 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 Đặt số mol của Cu(NO3 ) 2 và NaCl là a và b mol Tại A (+): 2Cl− → Cl 2+ 2e2H2O → 4H++ O2+ 4e Tại K (-): Cu 2++ 2e → Cu2H2O+ 2e → 2OH−+ H2 Xét thời điểm t giây thì có khí Cl 2, 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 Cl 2: 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) → d_T/H2 = 16 → M T = (35,5b+ 8(4c− b)+ 4c− 2a)/((b)/(2)+ (4c− b)/(4)+ 2c− a) = 32 → 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 3Fe 2++ 4H++NO3− → 3Fe 3++ 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 B

Từ phân tích trên, đáp án đúng là B. 1,7.