题目内容
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。
0<c(Cu2+)<2 mol·L-1,
0<c(Cl-)<4 mol·L-1
0<c(Cl-)<4 mol·L-1
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。
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。
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