Dung dịch X chứa m gam chất tan gồm Cu(NO₃)₂ (có m_Cu(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 – 18,79) 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 0,2 mol HCl thì thu được dung dịch chứa (z + 16,46) gam chất tan và có khí thoát ra. Tổng giá trị m + z là

Đặt a, b là số mol Cu(NO₃)₂ và NaCl trong X

Trong t giây tại catot thu được: n_Cu = a mol và n_H2 = x mol

=> n_e = 2a + 2x => n_Cl2 = a + x

∆m_giảm = \({{m}_{{{H}_{2}}O}}-{{m}_{Cu}}-{{m}_{{{H}_{2}}}}-{{m}_{C{{l}_{2}}}}=-18,79\)

=> 18.2x – 64a – 2x – 71.(a + x) = -18,79

=> 37x + 135a = 18,79   (1)

Trong 2t giây thì n_e = 4a + 4x

Vậy trong 2t giây:

Tại catot: n_Cu = a và n_H2 = a + 2x

Tại anot: \({{n}_{C{{l}_{2}}}}=\frac{b}{2}\) và \({{n}_{{{O}_{2}}}}=a+x-\frac{b}{4}\)

M_khí = 32, cũng là M của O₂ nên H₂ và Cl₂ cũng có M = 32

=> \(2.\left( a+2x \right)\text{+}71.\frac{b}{2}=32.\left( a+2x+\frac{b}{2} \right)\)

=> 60x + 30a – 19,5b = 0  (2)

Lúc này dung dịch Z chứa: Na⁺ (b mol), NO₃^- (2a mol) => OH^- (b – 2a) mol

=> m_{chất tan} = z = 90a + 40b

Thêm vào Z gồm Fe²⁺ (0,1 mol), H⁺ (0,2 mol) và Cl^- (0,4 mol)

Sau trung hòa thì: n_{H+ dư} = 0,2 + 2a – b

Do \({{m}_{Cu{{\left( N{{O}_{3}} \right)}_{2}}}}>5\text{ }gam\text{ }n\hat{e}n\text{ }{{n}_{NO_{3}^{-}}}=2a>0,053\) 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

          (0,2-b+2a) →\(\frac{0,2+2ab}{4}\)

=> \({{n}_{NO_{3}^{-}(trong\,dd)}}=2a-\frac{0,2+2ab}{4}=1,5a+0,25b-0,05\)

=> m_{chất tan} = ${{m}_{N{{a}^{+}}}}+{{m}_{NO_{3}^{-}}}+{{m}_{F{{\text{e}}^{3+}}}}+{{m}_{C{{l}^{-}}}}$

=> 23b + 62.(1,5a + 0,25b – 0,05) + 0,1.56 + 0,4.35,5 = 90a + 40b + 16,46  (3)

Giải hệ (1), (2), (3) ta có x = 0,07; a = 0,12; b = 0,4

Vậy m = 45,96 gam

Chất tan trong Z = 26,8

=> m + z = 72,76

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   →   $\frac{0,4}{3}$ →   \(\frac{0,1}{3}\)

=> ${{n}_{NO_{3}^{-}(trong\,dd)}}=2\text{a}-\frac{0,1}{3}$

${{n}_{{{H}^{+}}du}}=0,2-\frac{0,4}{3}-(b-2\text{a})=\frac{0,2}{3}+2\text{a}-b$

m_{chất tan} = ${{m}_{N{{a}^{+}}}}+{{m}_{NO_{3}^{-}}}+{{m}_{F{{\text{e}}^{3+}}}}+{{m}_{C{{l}^{-}}}}+{{m}_{{{H}^{+}}}}$

=> 23b + 62.(2a – 0,1/3) + 0,1.56 + 0,4.35,5 + 0,2/3 + 2a - b = 90a + 40b + 16,46  (4)

Giải hệ (1), (2) và (4) => nghiệm âm, loại TH này