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部分难溶物的颜色和常温下的Ksp如下表所示:Cu(OH)2CuOHCuClCu2O颜色蓝色黄色白色砖红色Ksp(25℃)1.6×10-191.0×10-141.2×10-6-某研究性学习小组对电解食盐水进行
题目详情
部分难溶物的颜色和常温下的Ksp如下表所示:
某研究性学习小组对电解食盐水进行了如下探究:
(1)电解过程中的总离子反应方程式为
(2)为了确定电源的正、负极,下列操作一定行之有效的是______.
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______.
(4)电解5min后,b极发生的电极反应方程式为______.
(5)12min后,b极附近出现的橙黄色沉淀的成分是______,原因是______.
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 | - |
(1)电解过程中的总离子反应方程式为
2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑
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2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑
.
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(2)为了确定电源的正、负极,下列操作一定行之有效的是______.
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______.
(4)电解5min后,b极发生的电极反应方程式为______.
(5)12min后,b极附近出现的橙黄色沉淀的成分是______,原因是______.
▼优质解答
答案和解析
(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
2OH-+H2↑+Cl2↑,故答案为:2Cl-+2H2O
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.
故选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Ksp(CuOH)<Ksp(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;Ksp(CuOH)<Ksp(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.
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(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.
故选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Ksp(CuOH)<Ksp(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;Ksp(CuOH)<Ksp(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.
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