Question

4．部分難溶物的顏色和常溫下的K_sp如下表所示：

	Cu（OH）2	CuOH	CuCl	Cu2O
顏色	藍(lán)色	黃色	白色	磚紅色
Ksp（25℃）	1.6×10-19	1.0×10-14	1.2×10-6	-

某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)電解食鹽水進(jìn)行了如下探究：
實(shí)驗(yàn)Ⅰ裝置如圖1所示，接通電源后，發(fā)現(xiàn)a、b電極上均有氣泡產(chǎn)生．
（1）電解過程中的總離子反應(yīng)方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（2）為了確定電源的正、負(fù)極，下列操作一定行之有效的是BD．
A．觀察兩極產(chǎn)生氣體的顏色
B．往U形管兩端分別滴入數(shù)滴酚酞試液
C．用燃著的木條靠近U形管口
D．在U形管口置一張濕潤(rùn)的淀粉KI試紙
實(shí)驗(yàn)Ⅱ把上述電解裝置的石墨棒換成銅棒，用直流電源進(jìn)行電解，裝置如圖2所示．
觀察到的現(xiàn)象如下所示：
①開始無明顯現(xiàn)象，隨后液面以下的銅棒表面逐漸變暗；
②5min后，b極附近開始出現(xiàn)白色沉淀，并逐漸增多，且向a極擴(kuò)散；
③10min后，最靠近a極的白色沉淀開始變成紅色；
④12min后，b極附近的白色沉淀開始變成黃色，然后逐漸變成橙黃色；
⑤a極一直有大量氣泡產(chǎn)生；
⑥停止電解，將U形管中懸濁液靜置一段時(shí)間后，上層溶液呈無色，沒有出現(xiàn)藍(lán)色，下層沉淀全部顯磚紅色．
（3）a極發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑）．
（4）電解5min后，b極發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為Cu+Cl^--e^-═CuCl↓．
（5）12min后，b極附近出現(xiàn)的橙黃色沉淀的成分是CuOH和Cu₂O，原因是K_sp（CuOH）＜K_sp（CuCl），CuCl轉(zhuǎn)化為黃色的CuOH沉淀，CuOH不穩(wěn)定分解生成Cu₂O，所以橙黃色沉淀的成分為CuOH和Cu₂O的混合物．

Answer 1

分析 （1）電解飽和食鹽水得到的產(chǎn)物是氫氧化鈉、氯氣和氫氣；
（2）在電解氯化鈉的裝置中，和電源正極相連的是陽極，該極上會(huì)產(chǎn)生氯氣，和負(fù)極相連的是陰極，該極上產(chǎn)生的是氫氧化鈉和氫氣，根據(jù)產(chǎn)物的性質(zhì)來判斷電極；
（3）在電解池的陰極上是陽離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
（4）根據(jù)題意：電解5min后會(huì)產(chǎn)生白色沉淀來回答；
（5）根據(jù)表中物質(zhì)的顏色，CuOH是黃色，但是其不穩(wěn)定易分解為磚紅色的氧化亞銅來回答判斷．

解答 解：（1）電解飽和食鹽水得到的產(chǎn)物是氫氧化鈉、氯氣和氫氣，故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）電解氯化鈉的裝置中，和電源正極相連的是陽極，該極上會(huì)產(chǎn)生氯氣，和負(fù)極相連的是陰極，該極上產(chǎn)生的是氫氧化鈉和氫氣，
A．電解池的陽極上可以產(chǎn)生氯氣等有顏色的氣體，還可以產(chǎn)生氧氣等無色氣體，故觀察兩極產(chǎn)生氣體的顏色不可以判斷正負(fù)極，故A錯(cuò)誤；
B．往U形管兩端分別滴入數(shù)滴酚酞試液，變紅色的即是陰極，對(duì)應(yīng)的是電源的負(fù)極，故B正確；
C．用燃著的木條靠近U形管口，只能檢驗(yàn)有氫氣或是氧氣產(chǎn)生時(shí)的電極反應(yīng)，但是對(duì)其他物質(zhì)的產(chǎn)生無法檢驗(yàn)，故C錯(cuò)誤；
D．在U形管口置一張濕潤(rùn)的淀粉KI試紙，能使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán)證明氯氣的產(chǎn)生，該電極是陽極，對(duì)應(yīng)的是電源的正極，故D正確．
故答案為：BD；
（3）a極是陰極，在電解池的陰極上是水中的陽離子氫離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)：2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑），
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑）；
（4）根據(jù)題意知道電解5min后，b極產(chǎn)生的白色沉淀，從表中知道，該物質(zhì)是CuCl，所以該極上發(fā)生的電極反應(yīng)方程式為Cu+Cl^--e^-═CuCl↓，
故答案為：Cu+Cl^--e^-═CuCl↓；
（5）根據(jù)題意結(jié)合表中物質(zhì)的顏色知道：12min后，b極附近出現(xiàn)的橙黃色沉淀的成分是CuOH和Cu₂O，因?yàn)镵_sp（CuOH）＜K_sp（CuCl），所以電解過程中CuCl轉(zhuǎn)化為黃色的CuOH沉淀，CuOH不穩(wěn)定分解生成Cu₂O，導(dǎo)致物質(zhì)的顏色為橙色，
故答案為：CuOH和Cu₂O；K_sp（CuOH）＜K_sp（CuCl），CuCl轉(zhuǎn)化為黃色的CuOH沉淀，CuOH不穩(wěn)定分解生成Cu₂O，所以橙黃色沉淀的成分為CuOH和Cu₂O的混合物．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道有關(guān)電解池的工作原理的綜合考查題，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度較大．