用惰性电极电解NaCl和CuSO4的混合溶液250 mL，经过一段时间后，两极均生成11.2 L(标准状况）气体，求原溶液中Cu2+和Cl-的物质的量浓度范围。

题型：不详难度：来源：

用惰性电极电解NaCl和CuSO₄的混合溶液250 mL，经过一段时间后，两极均生成11.2 L(标准状况）气体，求原溶液中Cu²⁺和Cl^-的物质的量浓度范围。

答案

0<c(Cu²⁺)<2 mol·L^-1,
0<c(Cl^-)<4 mol·L^-1

解析

根据题意，在阴极放电的离子有Cu²⁺、H⁺，在阳极放电的离子有Cl^-、OH^-（若只有Cl^-放电，阴、阳两极生成的气体不可能一样多），设c(Cl^-)=x,c(Cu²⁺)=y。
阴极反应
Cu²⁺       +       2e^-Cu
0.25y              0.5y
2H⁺+2e^-H₂
1 mol   0.5 mol
阳极反应
2Cl^-    -      2e^-             Cl₂
0.25x           0.25x               0.125x
4OH^--4e^-2H₂O+O₂
2 mol-0.5x         0.5 mol-0.125x
因为阳极生成的气体不可能全为O₂，
所以0<0.5-0.125x<0.5,0<x<4。
又根据阴阳两极通过电子数相等得：0.5y+1=0.25x+2-0.5x，即x=4-2y,又0<x<4,所以0<y<2。