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 |
CuCl2 Cu+Cl2↑
电解
CuCl2 Cu+Cl2↑
。电解
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 | ③ | ④ | ⑤ |
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 |
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 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
电解
【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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