常温下用惰性电极电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图所示（以下气体体积已换算成标准状况下的体积），根据图中信息回答下列问题

Question

常温下用惰性电极电解200mL 一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图所示（以下气体体积已换算成标准状况下的体积），根据图中信息回答下列问题．
（1）①原混合溶液NaCl和CuSO₄的物质的量浓度c（NaCl）=______；c（CuSO₄）=______．
②t₂时所得溶液的c（H⁺）=______；
（2）若用惰性电极电解NaCl和CuSO₄的混合溶液200mL，经过一段时间后两极分别得到224mL与448mL气体，则原混合溶液中的氯离子浓度的取值范围为______，铜离子浓度的取值范围为______．

Answer 1

（1）电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，阳极发生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，阴极发生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，结合图可知，Ⅰ为阴极气体体积与时间的关系，Ⅱ为阳极气体体积与时间的关系，
①由图可知，产生氯气为224mL，则由2Cl^--2e^-=Cl₂↑可知，n（NaCl）=(0.224L)/(22.4L/mol)×2=0.02mol，所以c（NaCl）=(0.02mol)/(0.2L)=0.1mol/L，
Ⅱ曲线中由t₂时生成氧气为112mL，n（O₂）=(0.448L)/(22.4L/mol)=0.02mol，则共转移电子为0.02mol+0.02mol×4=0.1mol，
根据电子守恒及Cu²⁺+2e^-=Cu可知，n（CuSO₄）=0.05mol，所以c（CuSO₄）=0.25mol/L，
故答案为：0.1mol/L；0.25mol/L；
 ②由t₂时4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O～4H⁺，n（H⁺）=0.005mol×4=0.02mol，则溶液的c（H⁺）=(0.02mol)/(0.2L)=0.1mol/L，
故答案为：0.1mol/L；
（2）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^-，经过一段时间后两极分别得到224mL与448mL气体，设c（Cl^-）=x，c（Cu²⁺）=y．
阴极反应
Cu²⁺+2e^-=Cu
0.2y 0.4y
  2H⁺+2e^-=H₂
0.02mol  (0.224L)/(22.4L/mol)=0.01mol
阳极反应
     2Cl^--2e^-=Cl₂
   0.2x     0.2x  0.1x
     4OH^--4e^-=2H₂O+O₂
 0.08mol-0.4x     (0.448L)/(22.4L/mol)mol-0.1x=0.02-0.1x
因为阳极生成的气体不可能全为O₂，
所以0＜0.02-0.1x＜0.01，0＜x＜0.1，
又根据阴阳两极通过电子数相等得：0.4y+0.02=0.2x+0.08-0.4x，即x=0.3-2y，即0＜y＜0.05mol/L
故答案为：0＜c（Cl^-）＜0.1mol/L；0＜c（Cu²⁺）＜0.05mol/L．