Tiến hành hai thí nghiệm sau:

Cho m gam bột Fe (dư) vào 100 ml dung dịch Cu(NO₃)₂ a mol/L;

Cho m gam bột Fe (dư) vào 100 ml dung dịch AgNO₃ b mol/L.

Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng chất rắn thu được ở hai thí nghiệm bằng nhau. Mối quan hệ giữa a và b là

Đáp án D

Phương pháp giải:

Đặt n_Ba = x; n_Na = y; n_Al = z (mol).

+) n_Al = 9n_Ba ⟹ phương trình (1)

+) Ta có n_OH^- = 2n_Ba(OH)2 + n_NaOH = 2n_Ba + n_Na (theo x, y)

Mà n_{Al pư} = n_OH^- ⟹ phương trình (2)

+) Áp dụng bảo toàn e: 2n_Ba + n_Na + 3n_{Al pư} = 2n_H2 ⟹ phương trình (3)

Giải hệ được x; y; z ⟹ giá trị của m.

Giải chi tiết:

n_H2 = $\frac{2,688}{22,4}$  = 0,12 mol.

Chất rắn là Al dư ⟹ n_{Al dư} = $\frac{0,81}{27}$  = 0,03 mol.

Đặt n_Ba = x; n_Na = y; n_Al = z (mol).

+) n_Al = 9n_Ba ⟹ z = 9x (1)

+) n_OH^- = 2n_Ba(OH)2 + n_NaOH = 2n_Ba + n_Na = 2x + y (mol)

Mà n_{Al pư} = n_OH^- ⟹ 2x + y = z - 0,03 (2)

+) Áp dụng bảo toàn e: 2n_Ba + n_Na + 3n_{Al pư} = 2n_H2 ⟹ 2x + y + 3.(z - 0,03) = 2.0,12 (3)

Giải hệ (1)(2)(3) được: x = 0,01; y = 0,04; z = 0,09.

⟹ m = 0,01.137 + 0,04.23 + 0,09.27 = 4,72 gam.

Đáp án C

Phương pháp giải:

Chia đồ thị ra 3 giai đoạn

Đoạn 1: chỉ có Cl₂ thoát ra ở anot

Đoạn 2: Có Cl₂ và H₂ bên catot thoát ra

Đoạn 3: Có H₂ và O₂ bên anot thoát ra

Lập phương trình với số mol khí thoát ra và số mol e trao đổi sẽ tìm ra được số mol mỗi khí Cl₂, H₂, O₂

Từ đó suy ngược lại tìm được m.

Giải chi tiết:

Tại catot:                                                                               Tại anot:

Cu²⁺ + 2e → Cu                                                                   2Cl^- → Cl₂ + 2e

H₂O + 2e → H₂ + 2OH^-                                                        H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e

Đoạn 1: n_Cl2 = 0,04 mol

→ Trong a giây mỗi điện cực đã trao đổi 0,04.2 = 0,08 mol electron.

Đoạn 2: Có độ dốc lớn hơn đoạn 1 nên tốc độ thoát khí nhanh hơn → thoát Cl₂ và H₂

Bảo toàn electron → n_Cl2 = n_H2 = u (mol)

Đoạn 3: Thoát H₂ và O₂. Đặt n_O2 = v mol → n_H2 = 2v mol

Ta có hệ: $\left\{\begin{array}{l}\Sigma n_{khi}=n_{C{l}_2}+n_{H_2}+n_{O_2}\\ \Sigma n_{e\left(an\text{o}t\right)}=2n_{C{l}_2}+4n_{O_2}\end{array}\right.\to \left\{\begin{array}{l}0,04+2u+3v=0,21\\ 2\left(u+0,04\right)+4v=3,5.0,08\end{array}\right.\to \left\{\begin{array}{l}u=0,04\\ v=0,03\end{array}\right.$

n_CuSO4 = n_Cu = n_{Cl2 đoạn 1} = 0,04 (mol)

n_NaCl = 2n_Cl2 tổng = 2(0,04 + 0,04) = 0,16(mol)

→ m = 0,04.160 + 0,16.58,5 = 15,76 (g)