Question

8．某小组同学用如下装置电解食盐水，并对电解产物进行探究．

实验装置	电解质溶液	实验现象
	5mol/L NaCl溶液	a极附近	b极附近
		开始时，产生白色浑浊并逐渐增加，当沉入U形管底部时部分沉淀变为橙黄色；随后a极附近沉淀自下而上也变为橙黄色	产生无色气泡

资料显示：

①氯化亚铜（CuCl）为白色粉末，微溶于水； ②氢氧化亚铜（CuOH）为黄色不溶于水的固体，易脱水分解为红色的Cu2O； ③Cu+水溶液中不稳定，酸性条件下易歧化为Cu2+和Cu； ④氢氧化铜可以溶于浓NaOH得到蓝色溶液．

（1）经检验，b极产生的气体是H₂，b极附近溶液的pH增大（填“增大”、“减小”、或“不变”）；铜丝a应与电源的正（填“正”或“负”）极相连．
（2）同学们分析a极附近生成的白色浑浊是CuCl，则该极的电极反应式是Cu-e^-+Cl^-=CuCl↓．
（3）①橙黄色沉淀中含有Cu₂O，则CuCl转化为Cu₂O的原因是CuCl+OH^-=CuOH+Cl^-、2CuOH=Cu₂O+H₂O（用方程式表示）；
②结合离子在溶液中的运动规律，解释“a极附近沉淀自下而上”变为橙黄色原因是通电时，在阴极产生的OH^-向阳极定向移动．
（4）同学们通过实验进一步证实沉淀中含有$\stackrel{+1}{Cu}$：将橙黄色沉淀滤出洗涤后，滴加0.2mol/L H₂SO₄至过量，应观察到的现象是沉淀溶解，溶液变蓝，且有少量红色固体产生．
（5）同学们根据上述实验提出猜想：电解时，Cu做阳极先被氧化为$\stackrel{+1}{Cu}$．为此，他们用Cu电极电解5mol/L NaOH溶液，实验时观察到阳极产生大量无色气泡，附近溶液变蓝，未见预期的黄色沉淀．
根据现象能否得出“该猜想不成立”的结论，并说明理由：不能，阳极产生的大量O₂可能将CuOH氧化．

Answer 1

分析 （1）电解池阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，依据题意b极产生的气体是H₂，则b极氢离子得到电子发生还原反应；
（2）依据（1）可知a极为阳极，铜做阳极为活性电极，结合a极附近生成的白色浑浊是CuCl写出电极反应式；
（3）用铜电极电解饱和食盐水时，阳极发生氧化反应，电极反应为Cu-e^-+Cl^-=CuCl，阴极发生还原反应，电极方程式为2H⁺+2e^-=H₂↑，开始时生成CuCl白色生成，随着反应进行，溶液pH逐渐增大，因K_ap（CuOH）＜K_ap（CuCl），则可生成CuOH橙黄色沉淀，CuOH不稳定分解生成Cu₂O和水；
（4）氧化亚铜与稀硫酸反应生成铜单质、铜离子和水；
（5）用Cu电极电解5mol/L NaOH溶液，实验时观察到阳极产生大量无色气泡为氧气，氧气具有强的氧化性，能够氧化CuOH，据此解答．

解答 解：（1）用铜做电极，电解氯化钠溶液，b极产生的气体是H₂，则b极氢离子得到电子发生还原反应，为阴极，电极反应式为：2H₂O+2e-=H₂↑+2OH^-，因为b极生成氢氧根离子所以附近溶液pH增大；
a剂为阳极，与电源正极相连；
故答案为：增大；正；
（2）依据（1）可知a极为阳极，铜做阳极为活性电极，a极附近生成的白色浑浊是CuCl，则其电极反应式为：Cu-e^-+Cl^-=CuCl↓；
故答案为：Cu-e^-+Cl^-=CuCl↓；
（3）用铜电极电解饱和食盐水时，阳极发生氧化反应，电极反应为Cu-e^-+Cl^-=CuCl，阴极发生还原反应，电极方程式为2H⁺+2e^-=H₂↑，开始时生成CuCl白色生成，随着反应进行，溶液pH逐渐增大，因K_ap（CuOH）＜K_ap（CuCl），则可生成CuOH橙黄色沉淀，CuOH不稳定分解生成Cu₂O和水．
①橙黄色沉淀中含有Cu₂O，则CuCl转化为Cu₂O的原因是，随着电解的进行，氢氧根离子浓度增大则CuCl转化为CuOH，方程式：CuCl+OH^-=CuOH+Cl^-，CuOH不稳定分解生成Cu₂O和水，方程式：2CuOH=Cu₂O+H₂O，
故答案为：CuCl+OH^-=CuOH+Cl^-、2CuOH=Cu₂O+H₂O；
②通电时，在阴极产生的OH^-向阳极定向移动，氢氧根离子浓度增大则CuCl转化为CuOH，而CuOH不稳定分解生成Cu₂O和水，所有看到现象a极附近沉淀自下而上；
故答案为：通电时，在阴极产生的OH^-向阳极定向移动；
（4）氧化亚铜与稀硫酸反应生成铜单质、铜离子和水，化学方程式：Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O，铜为红色固体，硫酸铜为蓝色溶液，所有现象为：沉淀溶解，溶液变蓝，且有少量红色固体产生，故答案为：沉淀溶解，溶液变蓝，且有少量红色固体产生；
（5）用Cu电极电解5mol/L NaOH溶液，实验时观察到阳极产生大量无色气泡为氧气，氧气具有强的氧化性，能够氧化CuOH，所以不能依据该现象得出“该猜想不成立”的结论；
故答案为：不能，阳极产生的大量O₂可能将CuOH氧化．

点评 本题为电化学试题，考查了电解池电极反应式书写、电极现象及产物判断等，明确电解池工作原理是解题关键，注意阳极为活性电极时，电极本身参加反应，题目难度较大．