Điện phân dung dịch CuSO₄ và NaCl với điện cực trơ, cường độ dòng điện không đổi 2A, hiệu suất 100%. Kết quả thí nghiệm được ghi ở bảng sau:

Thời gian điện phân (giây)	t	t + 2895	2t
Tổng số mol khí ở hai điện cực	a	a + 0,03	2,125a
Số mol Cu ở catot	b	b + 0,02	b + 0,02

Nếu dừng điện phân ở thời điểm 5404 giây rồi cho thanh sắt dư vào dung dịch, sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn, khối lượng thanh sắt thay đổi như thế nào?

Chọn D.

Trong khoảng thời gian 2895 (s) (trao đổi 0,06 mol electron) thì tại cực âm thoát ra 0,02 mol Cu và 0,01 mol H₂

$\to 0,02$ mol khí còn lại gồm $C{l}_2\left(x\text{ mol}\right)$ và  $O_2\left(y\text{ mol}\right)$

$\to x+y=0,02$ và $2x+4y=0,06$

$\to x=y=0,01$

Trong khoảng thời gian từ $t+2895\to 2t$ chỉ là điện phân H₂O nên phần khí tăng thêm là

$2,125a-a-0,03=1,125a-0,03$  chỉ bao gồm O₂ và H₂. Do $n_{H_2}=2n_{O_2}$  nên:

$n_{O_2}=0,375a-0,01$

$n_{H_2}=0,75a-0,02$

Như vậy trong thời gian từ $t\to 2t$  thì tại cực dương có:

$n_{C{l}_2}=0,01$

$n_{O_2}=0,375a-0,01+y=0,375a$

Bảo toàn electron cho cực dương ở 2 khoảng thời gian $\left(0\to t\right)$  và $\left(t\to 2t\right)$

$2a=0,01.2+0,375a.4\to a=0,04$

Ban đầu: $n_{CuS{O}_4}=a+0,02=0,06$  và $n_{NaCl}=2a+2x=0,1$

Khi $t=5404$  thì $n_e=0,112$

Catot: $n_{Cu}=0,056\to n_{C{u}^{2+}}$  dư = 0,004

Anot: $n_e>n_{C{l}^{-}}$  nên $C{l}^{-}$  đã hết, có O₂ thoát ra.

Dung dịch điện phân lúc này chứa $C{u}^{2+}\left(0,004\right),S{O}_4^{2-}\left(0,06\right),N{a}^{+}\left(0,1\right),$  bảo toàn điện tích

$\to n_{H^{+}}=0,012$

Bảo toàn electron: $2n_{Fe}$  phản ứng $=2n_{C{u}^{2+}}+n_{H^{+}}$

$\to n_{Fe}$ phản ứng = 0,01

$\Delta m=m_{Cu}-m_{Fe}$ phản ứng = -0,304

$\to$ Giảm 0,304 gam.