Question

用惰性電極電解NaCl和CuSO₄的混合溶液250 mL，經過一段時間后，兩極均生成11.2 L(標準狀況）氣體，求原溶液中Cu²⁺和Cl^-的物質的量濃度范圍。

Answer 1

解析：根據題意，在陰極放電的離子有Cu²⁺、H⁺，在陽極放電的離子有Cl^-、OH^-（若只有Cl^-放電，陰、陽兩極生成的氣體不可能一樣多），設c(Cl^-)=x,c(Cu²⁺)=y。

陰極反應

Cu²⁺       +       2e^-Cu

0.25y              0.5y

2H⁺+2e^-H₂

      1 mol     0.5 mol

陽極反應

     2Cl^-    -      2e^-              Cl₂

 0.25x           0.25x                  0.125x

    4OH^--4e^-2H₂O+O₂

   2 mol-0.5x               0.5 mol-0.125x

因為陽極生成的氣體不可能全為O₂，

所以0＜0.5-0.125x＜0.5,0＜x＜4。

又根據陰陽兩極通過電子數相等得：0.5y+1=0.25x+2-0.5x，即x=4-2y,又0＜x＜4,所以0＜y＜2。

答案：0＜c(Cu²⁺)＜2 mol·L^-1,

0＜c(Cl^-)＜4 mol·L^-1