Question

【題目】某小組同學利用下圖裝置對電解氯化銅實驗進行了研究。

裝置	現象
	電解一段時間時，陽極石墨表面產生氣體，陰極石墨上附著紅色物質，燒杯壁變熱，溶液由藍色變為綠色

（1）甲認為電解過程中陽極產生的_________是溶液變綠的原因。

（2）乙查閱資料，CuCl2溶液中存在平衡：Cu2+ + 4Cl- [CuCl4]2-(黃色) ΔH＞0。據此乙認為:電解過程中，[CuCl4]2-(黃色)濃度增大，與CuCl2藍色溶液混合呈綠色。乙依據平衡移動原理推測在電解過程中[CuCl4]2-濃度增大的原因：________________。

（3）丙改用下圖裝置，在相同條件下電解CuCl2溶液，對溶液變色現象繼續探究。

裝置	現象
	電解相同時間時，陽極石墨表面產生氣泡，溶液仍為藍色；陰極石墨上附著紅色物質，溶液由藍色變為綠色；U型管變熱，冷卻后陰極附近溶液仍為綠色

丙通過對現象分析證實了甲和乙的觀點均不是溶液變綠的主要原因。丙否定甲的依據是________，否定乙的依據是________________。

（4）丙繼續查閱資料：

i. 電解CuCl2溶液時可能產生[CuCl2]-，[CuCl2]-摻雜Cu2+后呈黃色

ii. 稀釋含[CuCl2]-的溶液生成CuCl白色沉淀據此丙認為：電解過程中，產生[CuCl2]-摻雜Cu2+后呈黃色，與CuCl2藍色溶液混合呈綠色。

丙進行如下實驗：

a．取電解后綠色溶液2 mL，加20 mL水稀釋，靜置5分鐘后溶液中產生白色沉淀。

b. 另取少量氯化銅晶體和銅粉，向其中加2 mL濃鹽酸，加熱獲得含[CuCl2]-的黃色溶液。

c. 冷卻后向上述溶液……

d. 取c中2 mL溶液，加20 mL水稀釋，靜置5分鐘后溶液中產生白色沉淀。

① a的目的是__________________。

② 寫出b中生成[CuCl2]-的離子方程式：____________________。

③ 補充c中必要的操作及現象：____________________。

丙據此得出結論：電解時陰極附近生成[CuCl2]-是導致溶液變綠的原因。

Answer 1

【答案】 Cl2 電解過程放熱導致溫度升高，Cu2+ + 4Cl－ [CuCl4]2－正向移動 陽極附近溶液仍為藍色 U型管冷卻后陰極附近溶液仍為綠色 證明在上述實驗條件下，電解后的綠色溶液中存在[CuCl2]－ Cu2+ + 4Cl－+ Cu 2[CuCl2]－ 加入CuCl2藍色溶液，直至溶液顏色與電解后綠色溶液基本相同

【解析】(1) 用石墨作陰陽極，電解CuCl2溶液，陽極石墨上析出氯氣，氯氣呈黃綠色，能溶于水，使水溶液呈綠色。正確答案為氯氣（或Cl2）。

(2)在CuCl2溶液中存在平衡：Cu2+ + 4Cl— [CuCl4]2— (黃色) ΔH＞0，根據實驗現象，電解后燒杯壁變熱，說明溫度升高了，使該平衡向正反應方向移動，使[CuCl4]2—濃度增大。

(3)丙的實驗證明電解后在陽極上仍有氯氣產生，但陽極附近的溶液沒有變綠色，仍是藍色，所以否定了甲；而陰極上有紅色物質析出，溶液由藍色變綠色，U型管變熱，這些現象與乙的相同，但是冷卻后溶液仍為綠色，可見，溫度的改變并沒有改變溶液的顏色，也就是說上述平衡沒有受溫度的改變而移動，所以否定了乙。

(4) ①根據資料“ii ：稀釋含[CuCl2]—的溶液生成CuCl白色沉淀”。所以a操作的目的就是證明上述實驗，電解后的綠色溶液中含[CuCl2]－；② 根據b敘述中涉及到的物質，即可寫出反應的離子方程式為Cu2+ + 4Cl－+ Cu2[CuCl2]－ 。③根據資料“i：[CuCl2]—摻雜Cu2+后才呈黃色”，所以c的操作就是加入CuCl2溶液，直至溶液也呈綠色，再重復操作a，有白色沉淀生成，證明綠色溶液中確實含有[CuCl2]—。