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实验小组探究不同浓度CuCl2溶液的电解反应。分别用石墨电极电解0.1mol/LCuCl2溶液和5mol/LCuCl2溶液,记录实验现象如下表。
实验装置 实验编号及试剂 实验现象
①0.1mol/LCuCl2溶液(蓝色) 阳极:产生有刺激性气味的气体
阴极:电极上有红色固体析出
②5mol/LCuCl2溶液(绿色) 阳极:产生有刺激性气味的气体
阴极:电极上有少量红色固体和白色固体析出,同时电极附近液体变为黑色
(1)经检验,阳极产生的气体能使湿润的淀粉KI试纸变蓝。①中电解反应的化学方程式为
CuCl2
电解
Cu+Cl2
CuCl2
电解
Cu+Cl2

Ⅰ.探究②中产生白色固体的原因。
查阅资料:
ⅰ.阴极附近的白色固体为CuCl,Ksp(CuCl)=1.2×10-6
ⅱ.Cu+在水溶液中单独存在时不稳定,容易发生反应:2Cu+(aq)⇌Cu(s)+Cu2+(aq)。
结合资料分析CuCl产生的路径有如下两种可能:
(2)路径1:阴极发生电极反应分两步:
ⅰ.
Cu2++e-=Cu+
Cu2++e-=Cu+

ⅱ.Cu++e-=Cu,同时伴随反应Cu++Cl-=CuCl↓,生成白色沉淀。
(3)路径2:阴极发生电极反应Cu++e-=Cu,而后发生反应a:
Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl↓
Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl↓
(写出离子方程式),生成白色沉淀。同学们通过实验证明反应a可以发生,其实验操作和现象是
在5mol/LCuCl2溶液中加入少量铜粉(或打磨过的铜片),观察到有白色固体生成
在5mol/LCuCl2溶液中加入少量铜粉(或打磨过的铜片),观察到有白色固体生成

Ⅱ.探究②中阴极区液体中黑色物质的成分。
进一步查阅资料,提出以下猜想。
猜想1.生成氢氧化铜,进而转化为极细小的氧化铜;
猜想2.生成铜的速率快,形成黑色纳米铜;
猜想3.发生反应Cu2++Cu++4Cl-+H2O⇌[Cu(Ⅱ)Cu(Ⅰ)Cl4(H2O)]-(棕黑色)。
(4)若猜想1成立,则阴极一定还存在的电极反应是
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
2H2O+2e-=H2↑+2OH-

取2mL黑色液体于试管中,分别加入不同试剂,记录实验现象如下表。
实验编号
加入试剂 4mL浓HNO3 4mL浓HCl 4mLH2O
实验现象 溶液变澄清,呈绿色,试管口有浅红棕色气体生成 黑色液体颜色变深 溶液变澄清,呈绿色,同时出现少量白色沉淀
(5)甲同学根据实验③产生的现象得出结论:黑色液体中一定有纳米铜。乙同学认为甲同学的结论不合理,他做出判断的依据是
若猜想3成立,[Cu(II)Cu(I)Cl4(H2O)]-中+1价铜具有还原性,也可与硝酸反应产生类似的现象
若猜想3成立,[Cu(II)Cu(I)Cl4(H2O)]-中+1价铜具有还原性,也可与硝酸反应产生类似的现象

(6)由上述实验可得到的关于黑色物质成分的结论是
色物质中一定含[Cu(II)Cu(I)Cl4(H2O)]-,可能含纳米铜粉
色物质中一定含[Cu(II)Cu(I)Cl4(H2O)]-,可能含纳米铜粉

【考点】电解原理
【答案】CuCl2
电解
Cu+Cl2↑;Cu2++e-=Cu+;Cu+Cu2++2Cl-=2CuCl↓;在5mol/LCuCl2溶液中加入少量铜粉(或打磨过的铜片),观察到有白色固体生成;2H2O+2e-=H2↑+2OH-;若猜想3成立,[Cu(II)Cu(I)Cl4(H2O)]-中+1价铜具有还原性,也可与硝酸反应产生类似的现象;色物质中一定含[Cu(II)Cu(I)Cl4(H2O)]-,可能含纳米铜粉
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:122引用:2难度:0.5
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  • 1.铈(Ce)是镧系金属元素。空气污染物NO通常用含Ce4+的溶液吸收,生成HNO2
    NO
    -
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    ,再利用电解法将上述吸收液中的HNO2转化为无毒物质,同时生成Ce4+,其原理如图所示。下列说法正确的是(  )

    发布:2025/1/6 7:30:5组卷:129引用:7难度:0.7
  • 2.(NH42S2O8电化学循环氧化法可用于废水中苯酚的降解,示意图如图。

    (1)(NH42S2O8的电解法制备。
    已知:电解效率η的定义为η(B)=
    n
    生成
    B
    所用的电子
    n
    通过电极的电子
    ×100%。
    ①电极b是
     
    极。
    ②生成S2
    O
    2
    -
    8
     的电极反应式是
     

    ③向阳极室和阴极室各加入100mL溶液。制备S2
    O
    2
    -
    8
    的同时,还在电极b表面收集到2.5×10-4mol气体,气体是
     
    。经测定η(S2
    O
    2
    -
    8
    )为80%,不考虑其他副反应,则制备的(NH42S2O8的物质的量浓度为
     
    mol/L。
    (2)苯酚的降解
    已知:
    SO
    -
    4
    •具有强氧化性,Fe2+性度较高时会导致
    SO
    -
    4
    •猝灭。S2
    O
    2
    -
    8
    可将苯酚氧化为CO2,但反应速率较慢。加入Fe2+可加快反应,过程为:
    i.S2
    O
    2
    -
    8
    +Fe2+
    SO
    2
    -
    4
    +
    SO
    -
    4
    •+Fe3+
    ii.
    SO
    -
    4
    •将苯酚氧化
    SO
    -
    4
    •氧化苯酚的离子方程式是
     

    ②将电解得到的含S2
    O
    2
    -
    8
    溶液稀释后加入苯酚处理器,调节溶液总体积为1L,pH=1,测得在相同时间内,不同条件下苯酚的降解率如图。

    用等物质的量的铁粉代替FeSO4,可明显提高苯酚的降解率,主要原因是
     

    (3)苯酚残留量的测定
    已知:电解中转移1mol电子所消耗的电量为F库仑。
    取处理后的水样100mL,酸化后加入KBr溶液,通电。电解产生的Br2全部与苯酚反应,当苯酚完全反应时,消耗的电量为a库仑,则样品中苯酚的含量为
     
    g/L。(苯酚的摩尔质量:94g/mol)

    发布:2024/12/30 11:30:1组卷:161引用:2难度:0.4
  • 3.如图所示,某同学设计一个甲醚(CH3OCH3)燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。

    (1)通入氧气的电极为
     
    极,写出负极电极反应式
     

    (2)铁电极为
     
    极,石墨电极(C)的电极反应式为
     

    (3)反应一段时间后,乙装置中生成NaOH主要在
     
    (填“铁极”或“石墨极”)区。
    (4)如果粗铜中含有锌、银等杂质,丙装置中阳极上电极反应式为
     
    ,反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将
     
    (填“增大”、“减小”或“不变”)

    发布:2025/1/3 8:0:1组卷:6引用:1难度:0.6
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