Question

19．某小组同学以碳棒为电极电解CuCl₂溶液时，发现阴极碳棒上除了有红色物质析出外，还有少量白色物质析出．为探究阴极碳棒上的产物，同学们阅读资料并设计了如下过程：
Ⅰ．有关资料：铜的化合物颜色性质如下

物质	颜色、性质	物质	颜色、性质
氢氧化铜Cu（OH）2	蓝色固体不溶于水	硫酸铜（CuSO4）	溶液呈蓝色
氧化亚铜（Cu2O）	红色固体不溶于水	氯化铜（CuCl2）	浓溶液呈绿色，稀溶液呈蓝色
氯化亚铜（CuCl）	白色固体不溶于水	碱式氯化铜	绿色固体不溶于水

Ⅱ．探究实验：
（1）提出假设
①红色物质一定有铜，还可能有Cu₂O；
②白色物质为铜的化合物，其化学式可能为CuCl．
（2）实验验证
取电解CuCl₂溶液后的阴极碳棒，洗涤、干燥，按照AECBFD的顺序连接下列装置进行实验，验证阴极产物，实验前，检查装置A气密性的方法是将橡胶管套在导气管上，用弹簧夹夹紧橡胶管，向分液漏斗中注入水，打开分液漏斗活塞，水的液面不会连续下降，证明装置A的气密性好（其他合理答案也可）．

（3）观察现象，得出结论；
实验结束后，碳棒上的白色物质变为红色，F中物质不变色，D中出现白色沉淀，根据现象回答：
①碳棒上的红色物质是否有Cu₂O否（填“是”或“否”），理由是F中物质不变蓝色；
②上述装置D中出现白色沉淀的现象说明提出假设②中的白色物质一定存在；
③写出装置B中发生反应的化学方程式2CuCl+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2HCl．
（4）问题讨论
①关于电解CuCl₂溶过程中，电解液的pH变化，一种观点从理论上分析认为是逐渐增大，你觉得支持这一说法的理由是（结合方程式回答）a：a中由于Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，电解使Cu²⁺浓度减小，水解平衡逆向移动，溶液酸性减弱，pH增大．
另一同学用pH试纸测定其电解前后变化，结果发现是在减小，你觉得原因是b：b中电解产生的氯气溶于水，使水溶液酸性增强，pH减小．
②实验过程中，若装置B中的空气没有排净就开始加热，可能对实验造成的影响是氢气和氧气混合加热可能发生爆炸；空气中水蒸气会干扰Cu₂O是否存在的判断．

Answer 1

分析 （1）由Cu的化合物的颜色可知，CuCl为白色固体；
（2）利用装置不漏气检验装置的气密性；
（3）无水硫酸铜不变色说明阴极碳棒上的产物与氢气反应产物中没有水；由实验现象分析理由；
根据CuCl与氢气反应生成了氯化氢，通过检验氯离子判断是否存在CuCl；
③装置b中发生反应的化学方程式为氯化亚铁与氢气反应生成铜和氯化氢；
（4）①铜离子水解生成氢离子，电解过程中析出Cu而抑制其水解；
阳极生成的氯气溶解于溶液中生成酸；
②氢气和氧气混合加热会产生爆炸；空气中含有水蒸气，影响H元素检验．

解答 解：（1）由Cu的化合物的颜色可知，CuCl为白色固体，故答案为：CuCl；
（2）利用装置不漏气检验装置的气密性，其方法为将橡胶管套在导气管上，用弹簧夹夹紧橡胶管，向分液漏斗中注入水，打开分液漏斗的活塞，水的液面不会连续下降，证明装置A的气密性好，
故答案为：将橡胶管套在导气管上，用弹簧夹夹紧橡胶管，向分液漏斗中注入水，打开分液漏斗的活塞，水的液面不会连续下降，证明装置A的气密性好；
（3）①由于无水硫酸铜不变色，证明中b反应产物没有水生成，碳棒上的红色物质中没有氧元素，一定不会含有氧化亚铜，
故答案为：否；F中物质不变蓝色；
②假设②中，白色物质若为CuCl，CuCl与氢气反应会生成氯化氢，将生成产物通入硝酸银溶液中，若D中生成了白色沉淀，证明白色物质为CuCl，
故答案为：D中出现白色沉淀；
③装置b中发生反应为CuCl与氢气反应，反应的化学方程式为：2CuCl+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2HCl，故答案为：2CuCl+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2HCl；
（3）①电解CuCl₂溶液时，阴极上发生的反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，且生成氯化亚铜发生2Cu²⁺+2e^-+2Cl^-=2CuCl，
故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu，2Cu²⁺+2e^-+2Cl^-=2CuCl；
②用若装置b中的空气没有排净就开始加热，氢气和氧气混合加热可能爆炸，且空气中水蒸气会干扰Cu₂O是否存在的判断，故答案为：氢气和氧气混合加热可能爆炸，且空气中水蒸气会干扰Cu₂O是否存在的判断．
（4）①a中由于Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，电解使Cu²⁺浓度减小，水解平衡逆向移动，溶液酸性减弱，pH增大；
b中电解产生的氯气溶于水，使水溶液酸性增强，pH减小，
故答案为：a中由于Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，电解使Cu²⁺浓度减小，水解平衡逆向移动，溶液酸性减弱，pH增大；
b中电解产生的氯气溶于水，使水溶液酸性增强，pH减小；
②氢气和氧气混合加热可能产生爆炸现象，空气中含有水蒸气，从而干扰Cu₂O是否存在的判断，
故答案为：氢气和氧气混合加热可能发生爆炸；空气中水蒸气会干扰Cu₂O是否存在的判断．

点评 本题考查探究实验，涉及实验基本操作、物质性质等知识点，明确实验原理、实验安全及物质性质是解本题关键，侧重考查学生知识综合应用及解决问题、实验操作能力，难点是（4）①中溶液pH变化原因．