Tiến hành điện phân (với điện cực trơ, hiệu suất 100%, dòng điện có cường độ không đổi) dung dịch X gồm 0,3 mol CuSO₄ và 0,225 mol HCl, sau một thời gian điện phân thu được dung dịch Y có khối lượng giảm 21,1875 gam so với khối lượng của dung dịch X. Cho 22,5 gam bột Fe vào dung dịch Y đến khi kết thúc các phản ứng thu được m gam kim loại. Giá trị của m là

Tại A(+) thì : 2Cl^- → Cl₂ +2e

                       2 H₂O → 4H⁺ +O₂ + 4e

Tại K (-) thì Cu²⁺ +2e → Cu

                    2H⁺ +2e → H₂

                    2H₂O + 2e → 2OH^- + H₂

Nếu Cu²⁺ điện phân hết thì n_e = 2.0,3 = 0,6 mol e → n_O2 = (0,6 – 0,225) : a= 0,09375 mol

→ m_{dd giảm (1)} = 0,3.64 + 0,225.35,5 + 0,09375.32= 30,1875 gam

Nếu chỉ có Cl^- điện phân hết thì n_e = 0,225 < 2n_Cu²⁺ → n_Cu = 0,225 : 2 =0,1125 mol

→ m_{dd giảm (2)} = 0,1125.64 + 0,225.35,5 = 15,1875

Vì  m_{dd giảm (2)} = 15,1875 < m_{dd giảm}  = 21,1875 < m_{dd giảm (1)} = 30,1875 gam

nên Cu²⁺ chưa điện phân hết tại K còn tại A điện phân cả nước và Cl^-

Đặt n_Cu²⁺ _{điện phân}  = x mol thì n_e = 2x

Bảo toàn e thì n_O2 = (2x – 0,225) : 4  mol

Có m_{dd giảm} = 64x + (2x – 0,225) : 4 .32 + 0,225.35,5 = 21,1875 → x = 0,1875 mol

→ dd Y thu được có n_Cu²⁺ = 0,3 – 0,1875 = 0,1125 mol; n_H⁺ = 2x – 0,225 + 0,225 = 0,375 mol và SO₄^2- : 0,3 mol

Y + 0,4 mol Fe thì   Fe   +   Cu²⁺  →  Fe²⁺  +   Cu

                             0,1125     0,1125                    0,1125  mol

                                  Fe    +    2H⁺    →   Fe²⁺ + H₂

                                0,1875      0,375 mol

Nên m_{kim loại} = m_Fe – m_{Fe phảnứng}  + m_Cu = 22,5 – ( 0,1125 + 0,1875).56 + 0,1125.64 = 12,9 gam