化学自习室移动版

【基本资料】

【经典例题1】

铜作电极，电解硫酸溶液

一开始：阳极：Cu －2 e^-= Cu^2＋，阳极附近变蓝，阴极：产生氢气

一段时间以后：阳极：Cu －2 e^-= Cu^2＋，阴极：产生氢气的同时，得到金属铜，最后无气体产生。

这是最常见的铜作电极的情况。

依据：Cu^＋＋ e^-= Cu，φ=0.52和Cu^2＋＋ 2 e^-= Cu，φ=0.337

可以看出，在酸性条件下或中性条件下，金属铜作阳极时，铜一般是得到铜离子。

【经典例题2】

用铜电极电解饱和食盐水时

两极发生的电极反应分别为：

阳极：2Cu－2e^-＋2Cl^－=2CuCl(氧化反应)

阴极：2H₂O＋2e^-=2OH‑＋H₂(还原反应)

依据：Cu^2＋＋ 2 e^-= Cu，φ=0.337和Cu^2＋＋Cl^－＋e^-= CuCl，                   

(3)通电一段时间后烧杯半透膜的左侧溶液出现蓝色后又消失，用文字解释消失的原因是                  (反应后氯化钠溶液体积为100mL。已知lg2=0.3)

若在KBr、KCN等其他可以与亚铜离子形成配合物的情况，也会出现以上情况，即铜作阳极时，主要得到亚铜。

这可能和铜的核外电子排布有关，因为铜的基态电子排布式为1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s¹，因此，铜失去一个电子是“合法”的。

但是，我们常见的铜的离子，却主要是铜离子而不是亚铜离子，这主要可能是水溶液造成的，因为Cu^＋离子在酸性条件下，很容易歧化得到Cu^2＋和Cu。

这也是醛和新制的Cu(OH)₂反应需要在碱性条件下进行的一个重要原因。

【经典例题4】

1.电解饱和的氯化铜溶液(都是石墨作电极)，最后的产物却不是金属铜

2.CuCl的溶度积：K_sp(CuCl)=1.2×10^－6

3.计算Cu^2＋＋ Cl^－＋ e-= CuCl(固)的电极电位

假c(Cl^－) = 1.0 mol·L^－1时，

E(Cu^2＋/CuCl)=E(Cu^2＋/Cu^＋)＋0.0592lgC(Cu^＋)=Eq (Cu^2＋/Cu^＋)＋0.0592lg｛1/K_sp(CuCl)｝= 0.158＋0.0592lg(1/1.2×10^－6)= 0.518 V

则Cu^2＋＋ Cl^－＋ e- = CuCl(固)电极电位为0.518，和以上数据(0.559)有差异，即和实验数据有差异，但无显著差异，说明计算合理。

显然c(Cl^－)越大，则Cu^2＋＋ Cl^－＋ e-= CuCl(固)电极电位越大

【分析】

1.标准电极电位越大的离子氧化性越强，得电子的能力越强。

2.显然，比较上述有关数据表明，Cu^2＋＋ Cl^－＋ e- = CuCl最容易发生，其次是Cu^2＋＋ 2e^-= Cu。

3.由于存在[(CuH₂O)₄]^2＋＋4Cl^－==[CuCl₄]^2－的平衡，使得溶液中c(Cl^－)减少，则Cu^2＋＋ Cl^－＋ e-= CuCl(固)电极电位会变小，则得到的CuCl的“机会”将减少。

4.但无任怎样只要CuCl₂溶液的浓度越大，则得到CuCl会越多。

【结论】

1.对电解浓氯化铜溶液时，阴极出现“黑色”现象的原因做了初步的探究，得出其“黑色”并非是由微小铜粒产生的，而是生成的Cu^＋与溶液中的Cu^2＋和Cl^－形成的配合离子或某些二聚物，使得溶液可能会变成“酱油色”、“棕黄色”、“黑色”的情况。

2.因此，电解氯化铜为了得到金属铜和氯气，则必须使用浓度较低的氯化铜溶液，如1mol/L 以下的溶液，甚至更低效果反而更好。