Hòa tan hoàn toàn m gam hỗn hợp gồm Cu và các oxit sắt trong 500 ml dung dịch HCl 2M (dùng dư), thu được dung dịch X. Tiến hành điện phân dung dịch X bằng điện cực trơ với cường độ dòng điện không đổi, quá trình điện phân được ghi nhận như sau:
- Sau thời gian t giây thì khối lượng catot bắt đầu tăng, đồng thời khối lượng dung dịch giảm 4,26 gam so với dung dịch ban đầu.
- Sau thời gian 2t giây thì khí bắt đầu thoát ra ở catot.
- Sau thời gian 3,5t giây thì khối lượng catot tăng 6,64 gam.

Khí sinh ra không tan trong dung dịch và quá trình điện phân đạt 100%. Giá trị của m **gần nhất** với giá trị nào sau đây?

Chọn D.
Sau t giây, catot bắt đầu tăng khi Fe${}^{3+}$ vừa bị điện phân hết và đến lượt Cu${}^{2+}$ bắt đầu bị điện phân.
Đặt n${}_{F{e}^{3+}}$ = x mol ⇒ n${}_{C{l}_2}$ = 0,5x = $\frac{4,26}{71}$ ⇒ x = 0,12
Với t giây ứng với n${}_e$ = x = 0,12 mol
Sau 2t có khí ở catot nên Cu${}^{2+}$ đã bị điện phân hết ở t giây thứ 2 ⇒ n${}_{C{u}^{2+}}$ = $\frac{x}{2}$ = 0,06 mol
Dung dịch X chứa Fe${}^{3+}$ (0,12 mol), Cu${}^{2+}$ (0,06 mol), Fe${}^{2+}$ (y mol), H${}^{+}$ (z mol) và Cl${}^{-}$ (1 mol)
Bảo toàn điện tích: 0,12.3 + 0,06.2 + 2y + z = 1 (1)
n${}_{F{e}^{2+}}$ bị điện phân = $\frac{(6,64–0,06.64)}{56}$ = 0,05 mol
Sau 3,5t giây (ứng với ne = 3,5.0,12 = 0,42), bảo toàn electron cho catot:
n${}_e$ = 0,12 + 0,06.2 + z + 0,05.2 = 0,42 (2)
Từ (1), (2) ⇒ y = 0,22; z = 0,08
Bảo toàn H ⇒ n${}_{H_{2}O}$ = 0,46 mol ⇒ n${}_O$ = 0,46 mol
⇒ m = m${}_{Fe}$ + m${}_{Cu}$ + m${}_O$ = 30,24 gam.