Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp Cu(NO₃)₂ và KCl vào H₂O thu được dung dịch X. Điện phân dung dịch X (với điện cực trơ, màng ngăn xốp, cường độ dòng điện không đổi) trong thời gian t giờ thu được 1,12 lít (đktc) khí ở anot. Nếu điện phân trong thời gian 3,5t giờ thì thu được 2,8 lít khí (đktc) khí ở anot và thu được dung dịch Y. Cho 20 gam bột Fe vào Y, sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được khí NO (sản phẩm khử duy nhất của N+5) và 16,4 gam hỗn hợp kim loại. Biết hiệu suất điện phân là 100%, các khí không tan trong dung dịch. Giá trị của m là

Khi điện phân 3,5t giờ thì n_khí = 0,125 mol

Vì n_khí(1) . 3,5 ≠ n_khi(2) nên trường hợp 1 chỉ có khí là Cl₂ còn trường hợp 2 tạo ra cả O₂

Tại A :        2Cl^-  → Cl₂ + 2e

                    2H₂O → 4H⁺ + O₂ + 4e

Tại K  :         Cu⁺² +2e → Cu

Xét trong trường hợp điện phân 3,5t giờ thì n_Cl2 = a mol và n_O2 = b mol→ a + b = 0,125 mol

Trong t giờ n_e = 2n_Cl2 = 2.0,05 =0,1 mol → trong 3,5 t giờ thì n_e = 0,35 mol e =  2a + 4b

Giải được a = 0,075 mol; b = 0,05 mol

Bảo toàn Cl có n_KCl = 2n_Cl2 = 0,15 mol

                   3Fe   +   8H⁺  + 2NO₃^- → 3Fe²⁺  +  4H₂O  +  2NO

                   0,075 ← 0,2 mol

m_{km loại giảm} = 20 – 16,4 = 3,6 g

Nếu dung dịch Y không có Cu²⁺ thì m_{km loại giảm} = 56.0,075 = 4,2 g ≠ 3,6g nên dung dịch chứa Cu²⁺ dư

                       Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺  +Cu

                       x mol                         x mol

→ m_{km loại giảm} = 20 – 16,4 = 3,6 g = 56(0,075+x) – 64x → x = 0,075 mol

Vì Y có dư Cu²⁺ nên phản ứng điện phân tại K chỉ có Cu → n_Cu = n_e : 2 = 0,35 : 2 =0,175 mol

Bảo toàn Cu có n_Cu(NO3)2 = n_Cu + n_Cu(Y) = 0,175 + 0,075 = 0,25 mol

→ m = m_KCl + m_Cu(NO3)2 = 0,15.74,5 + 0,25.188 = 58,175 g