Question

4．部分难溶物的颜色和常温下的K_sp如下表所示：

	Cu（OH）2	CuOH	CuCl	Cu2O
颜色	蓝色	黄色	白色	砖红色
Ksp（25℃）	1.6×10-19	1.0×10-14	1.2×10-6	-

某研究性学习小组对电解食盐水进行了如下探究：
实验Ⅰ装置如图1所示，接通电源后，发现a、b电极上均有气泡产生．
（1）电解过程中的总离子反应方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（2）为了确定电源的正、负极，下列操作一定行之有效的是BD．
A．观察两极产生气体的颜色
B．往U形管两端分别滴入数滴酚酞试液
C．用燃着的木条靠近U形管口
D．在U形管口置一张湿润的淀粉KI试纸
实验Ⅱ把上述电解装置的石墨棒换成铜棒，用直流电源进行电解，装置如图2所示．
观察到的现象如下所示：
①开始无明显现象，随后液面以下的铜棒表面逐渐变暗；
②5min后，b极附近开始出现白色沉淀，并逐渐增多，且向a极扩散；
③10min后，最靠近a极的白色沉淀开始变成红色；
④12min后，b极附近的白色沉淀开始变成黄色，然后逐渐变成橙黄色；
⑤a极一直有大量气泡产生；
⑥停止电解，将U形管中悬浊液静置一段时间后，上层溶液呈无色，没有出现蓝色，下层沉淀全部显砖红色．
（3）a极发生的电极反应方程式为2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑）．
（4）电解5min后，b极发生的电极反应方程式为Cu+Cl^--e^-═CuCl↓．
（5）12min后，b极附近出现的橙黄色沉淀的成分是CuOH和Cu₂O，原因是K_sp（CuOH）＜K_sp（CuCl），CuCl转化为黄色的CuOH沉淀，CuOH不稳定分解生成Cu₂O，所以橙黄色沉淀的成分为CuOH和Cu₂O的混合物．

Answer 1

分析 （1）电解饱和食盐水得到的产物是氢氧化钠、氯气和氢气；
（2）在电解氯化钠的装置中，和电源正极相连的是阳极，该极上会产生氯气，和负极相连的是阴极，该极上产生的是氢氧化钠和氢气，根据产物的性质来判断电极；
（3）在电解池的阴极上是阳离子发生得电子的还原反应；
（4）根据题意：电解5min后会产生白色沉淀来回答；
（5）根据表中物质的颜色，CuOH是黄色，但是其不稳定易分解为砖红色的氧化亚铜来回答判断．

解答 解：（1）电解饱和食盐水得到的产物是氢氧化钠、氯气和氢气，故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）电解氯化钠的装置中，和电源正极相连的是阳极，该极上会产生氯气，和负极相连的是阴极，该极上产生的是氢氧化钠和氢气，
A．电解池的阳极上可以产生氯气等有颜色的气体，还可以产生氧气等无色气体，故观察两极产生气体的颜色不可以判断正负极，故A错误；
B．往U形管两端分别滴入数滴酚酞试液，变红色的即是阴极，对应的是电源的负极，故B正确；
C．用燃着的木条靠近U形管口，只能检验有氢气或是氧气产生时的电极反应，但是对其他物质的产生无法检验，故C错误；
D．在U形管口置一张湿润的淀粉KI试纸，能使湿润的淀粉KI试纸变蓝证明氯气的产生，该电极是阳极，对应的是电源的正极，故D正确．
故答案为：BD；
（3）a极是阴极，在电解池的阴极上是水中的阳离子氢离子发生得电子的还原反应：2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑），
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑（或2H₂O+2e^-═2OH^-+H₂↑）；
（4）根据题意知道电解5min后，b极产生的白色沉淀，从表中知道，该物质是CuCl，所以该极上发生的电极反应方程式为Cu+Cl^--e^-═CuCl↓，
故答案为：Cu+Cl^--e^-═CuCl↓；
（5）根据题意结合表中物质的颜色知道：12min后，b极附近出现的橙黄色沉淀的成分是CuOH和Cu₂O，因为K_sp（CuOH）＜K_sp（CuCl），所以电解过程中CuCl转化为黄色的CuOH沉淀，CuOH不稳定分解生成Cu₂O，导致物质的颜色为橙色，
故答案为：CuOH和Cu₂O；K_sp（CuOH）＜K_sp（CuCl），CuCl转化为黄色的CuOH沉淀，CuOH不稳定分解生成Cu₂O，所以橙黄色沉淀的成分为CuOH和Cu₂O的混合物．

点评 本题是一道有关电解池的工作原理的综合考查题，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度较大．