Question

8．某小組同學(xué)用如下裝置電解食鹽水，并對(duì)電解產(chǎn)物進(jìn)行探究．

實(shí)驗(yàn)裝置	電解質(zhì)溶液	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
	5mol/L NaCl溶液	a極附近	b極附近
		開始時(shí)，產(chǎn)生白色渾濁并逐漸增加，當(dāng)沉入U(xiǎn)形管底部時(shí)部分沉淀變?yōu)槌赛S色；隨后a極附近沉淀自下而上也變?yōu)槌赛S色	產(chǎn)生無色氣泡

資料顯示：

①氯化亞銅（CuCl）為白色粉末，微溶于水； ②氫氧化亞銅（CuOH）為黃色不溶于水的固體，易脫水分解為紅色的Cu2O； ③Cu+水溶液中不穩(wěn)定，酸性條件下易歧化為Cu2+和Cu； ④氫氧化銅可以溶于濃NaOH得到藍(lán)色溶液．

（1）經(jīng)檢驗(yàn)，b極產(chǎn)生的氣體是H₂，b極附近溶液的pH增大（填“增大”、“減小”、或“不變”）；銅絲a應(yīng)與電源的正（填“正”或“負(fù)”）極相連．
（2）同學(xué)們分析a極附近生成的白色渾濁是CuCl，則該極的電極反應(yīng)式是Cu-e^-+Cl^-=CuCl↓．
（3）①橙黃色沉淀中含有Cu₂O，則CuCl轉(zhuǎn)化為Cu₂O的原因是CuCl+OH^-=CuOH+Cl^-、2CuOH=Cu₂O+H₂O（用方程式表示）；
②結(jié)合離子在溶液中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，解釋“a極附近沉淀自下而上”變?yōu)槌赛S色原因是通電時(shí)，在陰極產(chǎn)生的OH^-向陽極定向移動(dòng)．
（4）同學(xué)們通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)沉淀中含有$\stackrel{+1}{Cu}$：將橙黃色沉淀濾出洗滌后，滴加0.2mol/L H₂SO₄至過量，應(yīng)觀察到的現(xiàn)象是沉淀溶解，溶液變藍(lán)，且有少量紅色固體產(chǎn)生．
（5）同學(xué)們根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)提出猜想：電解時(shí)，Cu做陽極先被氧化為$\stackrel{+1}{Cu}$．為此，他們用Cu電極電解5mol/L NaOH溶液，實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到陽極產(chǎn)生大量無色氣泡，附近溶液變藍(lán)，未見預(yù)期的黃色沉淀．
根據(jù)現(xiàn)象能否得出“該猜想不成立”的結(jié)論，并說明理由：不能，陽極產(chǎn)生的大量O₂可能將CuOH氧化．

Answer 1

分析 （1）電解池陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，依據(jù)題意b極產(chǎn)生的氣體是H₂，則b極氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）依據(jù)（1）可知a極為陽極，銅做陽極為活性電極，結(jié)合a極附近生成的白色渾濁是CuCl寫出電極反應(yīng)式；
（3）用銅電極電解飽和食鹽水時(shí)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Cu-e^-+Cl^-=CuCl，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為2H⁺+2e^-=H₂↑，開始時(shí)生成CuCl白色生成，隨著反應(yīng)進(jìn)行，溶液pH逐漸增大，因K_ap（CuOH）＜K_ap（CuCl），則可生成CuOH橙黃色沉淀，CuOH不穩(wěn)定分解生成Cu₂O和水；
（4）氧化亞銅與稀硫酸反應(yīng)生成銅單質(zhì)、銅離子和水；
（5）用Cu電極電解5mol/L NaOH溶液，實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到陽極產(chǎn)生大量無色氣泡為氧氣，氧氣具有強(qiáng)的氧化性，能夠氧化CuOH，據(jù)此解答．

解答 解：（1）用銅做電極，電解氯化鈉溶液，b極產(chǎn)生的氣體是H₂，則b極氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，為陰極，電極反應(yīng)式為：2H₂O+2e-=H₂↑+2OH^-，因?yàn)閎極生成氫氧根離子所以附近溶液pH增大；
a劑為陽極，與電源正極相連；
故答案為：增大；正；
（2）依據(jù)（1）可知a極為陽極，銅做陽極為活性電極，a極附近生成的白色渾濁是CuCl，則其電極反應(yīng)式為：Cu-e^-+Cl^-=CuCl↓；
故答案為：Cu-e^-+Cl^-=CuCl↓；
（3）用銅電極電解飽和食鹽水時(shí)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Cu-e^-+Cl^-=CuCl，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為2H⁺+2e^-=H₂↑，開始時(shí)生成CuCl白色生成，隨著反應(yīng)進(jìn)行，溶液pH逐漸增大，因K_ap（CuOH）＜K_ap（CuCl），則可生成CuOH橙黃色沉淀，CuOH不穩(wěn)定分解生成Cu₂O和水．
①橙黃色沉淀中含有Cu₂O，則CuCl轉(zhuǎn)化為Cu₂O的原因是，隨著電解的進(jìn)行，氫氧根離子濃度增大則CuCl轉(zhuǎn)化為CuOH，方程式：CuCl+OH^-=CuOH+Cl^-，CuOH不穩(wěn)定分解生成Cu₂O和水，方程式：2CuOH=Cu₂O+H₂O，
故答案為：CuCl+OH^-=CuOH+Cl^-、2CuOH=Cu₂O+H₂O；
②通電時(shí)，在陰極產(chǎn)生的OH^-向陽極定向移動(dòng)，氫氧根離子濃度增大則CuCl轉(zhuǎn)化為CuOH，而CuOH不穩(wěn)定分解生成Cu₂O和水，所有看到現(xiàn)象a極附近沉淀自下而上；
故答案為：通電時(shí)，在陰極產(chǎn)生的OH^-向陽極定向移動(dòng)；
（4）氧化亞銅與稀硫酸反應(yīng)生成銅單質(zhì)、銅離子和水，化學(xué)方程式：Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O，銅為紅色固體，硫酸銅為藍(lán)色溶液，所有現(xiàn)象為：沉淀溶解，溶液變藍(lán)，且有少量紅色固體產(chǎn)生，故答案為：沉淀溶解，溶液變藍(lán)，且有少量紅色固體產(chǎn)生；
（5）用Cu電極電解5mol/L NaOH溶液，實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到陽極產(chǎn)生大量無色氣泡為氧氣，氧氣具有強(qiáng)的氧化性，能夠氧化CuOH，所以不能依據(jù)該現(xiàn)象得出“該猜想不成立”的結(jié)論；
故答案為：不能，陽極產(chǎn)生的大量O₂可能將CuOH氧化．

點(diǎn)評(píng) 本題為電化學(xué)試題，考查了電解池電極反應(yīng)式書寫、電極現(xiàn)象及產(chǎn)物判斷等，明確電解池工作原理是解題關(guān)鍵，注意陽極為活性電極時(shí)，電極本身參加反應(yīng)，題目難度較大．