Question

11．某化学小组用下图装置电解CuCl₂溶液制少量漂白液：

（1）图l阳极的反应式是：2Cl^--2e-=Cl₂↑，导气管W端应与出气口一X连接．
（2）实验后发现阴极碳棒上除了附着有红色物质，还附着有少量白色物质．某化学兴趣小组查阅资料可知：

物质名称及化学式	氯化亚铜CuCl	碱式氯化铜Cu2（OH）3Cl
性质	白色固体、不溶水	绿色固体、不溶水

化学小组分析提出：
①红色物质可能有Cu或Cu₂O、或二者都有；
②白色物质为CuCl
（3）为探究阴极碳棒上附着的红色、白色物质，设计了如下实验：取出阴极碳棒，洗涤、干燥、称其质量为W₁g，并将其放入图2所示装置b中，进行实验．实验中，碳棒上的白色物质完全变为红色，无水硫酸铜不变色，d中出现白色沉淀；实验结束时，继续通H₂直至碳棒冷却后，称量其质量为W₂g．
①碳棒上的红色物质是Cu，无水硫酸铜的作用是检验红色物质中有无Cu₂O；
②d中反应的离子方程式是Ag⁺+Cl^-=AgCl↓；
③装置b中发生反应的化学方程式是2CuCl+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2HCl．
④电解CuCl₂溶液时，阴极上产生白色物质的原因用电极反应式解释为Cu²⁺+e^-+Cl^-=CuCl↓．
⑤阴极上产生白色物质的物质的量是$\frac{{w}_{1}-{w}_{2}}{35.5}$mol；若装置b冷却时不继续通H₂，则计算所得CuCl的产率会偏小（偏大、偏小、不变）．

Answer 1

分析 （1）阳极上氯离子失电子生成氯气；Y电极上析出Cu，氯气能和碱反应生成盐和水，氯气有毒不能直接排空，可以碱液吸收；
（2）根据物质颜色判断；
（3）①实验中，碳棒上的白色物质完全变为红色，无水硫酸铜不变色氢气还原产物中不含水蒸气，d中出现白色沉淀，氯离子和银离子反应生成白色沉淀，由现象说明不含Cu₂O，含有CuCl；
②氯离子和银离子反应生成白色沉淀；
③氢气还原CuCl生成Cu和HCl；
④电解过程中，阴极上铜离子得电子和氯离子反应生成白色沉淀CuCl；
⑤b中反应前后固体质量减少的量是Cl元素质量，根据差量法计算白色物质的物质的量；若装置b冷却时不继续通H₂，会导致生成的Cu和空气反应生成CuO而产生误差．

解答 解：（1）阳极上氯离子失电子生成氯气，电极反应式为2Cl^--2e-=Cl₂↑；Y电极上析出Cu，氯气能和碱反应生成盐和水，氯气有毒不能直接排空，可以碱液吸收，所以导气管W端应该与X连接；
故答案为：2Cl^--2e-=Cl₂↑；X；
（2）Cu和Cu₂O都是红色物质，所以红色物质还可能是Cu₂O或二者都有，故答案为：Cu₂O；
（3）①由于无水硫酸铜不变色，证明b中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，一定含有铜；无水硫酸铜来检验红色物质中有无Cu₂O；
故答案为：铜；检验红色物质中有无Cu₂O；
②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，若生成了白色沉淀，证明白色物质为CuCl，反应的离子方程式为：Ag⁺+Cl^-=AgCl↓；
故答案为：Ag⁺+Cl^-=AgCl↓；
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{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2HCl；
④电解CuCl₂溶液时，阴极上发生的反应为铜离子得到电子生成铜：Cu²⁺+2e^-=Cu和铜离子失去电子生成氯化亚铜：Cu²⁺+e^-+Cl^-=CuCl；
故答案为：Cu²⁺+e^-+Cl^-=CuCl↓；
⑤2CuCl+H₂=2Cu+2HCl，反应前后固体质量变化为氯元素质量，白色固体为CuCl，所以n（CuCl）=n（Cl）=$\frac{{w}_{1}-{w}_{2}}{35.5}$mol，装置b冷却时不继续通H₂，空气中的氧气进入会增加固体质量使测定亚铜离子产率减小；
故答案为：$\frac{{w}_{1}-{w}_{2}}{35.5}$mol；偏小．

点评 本题以电解原理为载体考查探究物质组成及含量测定，为高频考点，侧重考查学生知识综合应用能力，涉及物质性质、物质检验、误差分析等知识点，根据物质性质的特殊性来分析解答，题目难度中等．