变化多端的铜阳极

变化多端的铜阳极【基本资料】半反应电极电位Cu++e-=Cup=0.52Cu2++2e-=Cup=0.337CuI+e-=Cu+I-p=-0.1852I3-+2e-=3I-p=0.545Cu2++Cl-+e-=CuCl0.559Cu2++2CN-+e-=Cu(CN)21.12Cu(NH3)2+e-=Cu(NH3)==2NH30.10Cu(en)2+e-=Cu(en)2+en-0.35Cu(CN)+e-=Cu+2CN--0.44CuCl2+e-=Cu+3Cl0.178Cu2++I-+e=CuI(固)p=0.86【经典例题1】铜作电极，电解硫酸溶液一开始一一阳极：Cu-2e-=Cu2+，阳极附近变蓝，阴极：产生氢气一段时间以后一一阳极：Cu-2e=Cu2+，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中=0.52和Cu2++2e-=Cu^=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：2H20+2e-=20H-+H2（还原反应）依据：Cu2++2e-=Cu 中=0.337和Cu2++Cl-+e-=CuCl0.559得Cu+Cl-+e-=CuCl（p=0.222可以看出，金属铜，在含有氯离子的情况下，金属铜更容易氧化为亚铜离子。（p=0.222小于p=0.337）CuCl为白色沉淀，当在U形管底部与阴极电解生成的OH-离子相遇时，生成更难溶的橙黄色沉淀CuOH（CuCl、CuOH的溶度积分别为1.2X10-6和1.2X10』）反应方程式如下：CuCl+OH-==CuOH+Cl-随后，CuOH部分分解成红色的CuO，得到CuOH、Cu0的混合物。222CuOH（橙黄）=Cu2O（红色）+H2O阳极一侧白色浑浊逐渐变为浅蓝色是由于CuCI被氧化的结果。4CuCl+O2+4H2O==3CuO-CuCl2-3H2O+2HCl另外，Cu：O经H2SO4酸化发生歧化反应，生成Cu2+和CuCu2O+2H+==Cu2++Cu+H2OCu2O、CuOH溶于氨水，，形成稳定的无色络合物[Cu（NH3）2]+，[Cu（NH3）2]+在空气中很快被氧化成深蓝色（绛蓝色）的[Cu（NH3）4]2+: * *Cu2O+4NH3-H2O=2[Cu(NH3)2]+(无色)+2OH-+3H2O4[Cu(NH):++8NH・HO+O=4[Cu(NH)]2+(绛蓝色)+4OH-+6HO32 3 2 2 34 2【经典例题3】依据以上讨论，假如电解KI溶液，依据CuI+e-=Cu+I-,q=-0.1852，以铜为电极材料，则应该可以得到CuI沉淀。但是，I-也具有强还原性，可能会得到I2理由是I3-+2e-=3I-，q=0.545，Cu2++2e-=Cuq=0.337 Cu++e-=Cuq=0.52随着反应的进行，I-离子浓度降低，CuI+e-=Cu+I-的电位将变大。金属铜就无法得到CuI沉淀，这个时候就发生了铜失去电子变为铜离子，于是就可能反生铜离子和碘离子之间的氧化还原反应。典型例题如下都是惰性电极，Cu的还原性CuI是一种不溶于水的白色固体。如图所示装置中，a、•随碘离子的浓度变化而变化。烧杯中盛有碘化钾溶液，中间有一半透膜，膜的左边有淀粉溶液。通电一段时间后，U形管的都是惰性电极，Cu的还原性电源的X极是▲极通电后烧杯中出现白色固体，请写出溶液中生成白色固体的有关离子方程式：▲淀的溶液KI溶液通电一段时间后烧杯半透膜的左侧溶液出现蓝色淀的溶液KI溶液后又消失，用文字解释消失的原因 ▲ 则U形管中PH的范围通电结束后取出铜片称量，铜片质量减少了0.64g则U形管中PH的范围显然，比较上述有关数据表明，Cu2++Cl-+e=CuCl最容易发生，其次是Cu2++2e-=Cu0由于存在[(CuH2O)4]2++4Cl-==[CuCl4]2-的平衡，使得溶液中的c(Cl-)减少，则Cu2++Cl-+e=CuCl(固)电极电位会变小，则得到的CuCl的“机会”将减少。但无任怎样只要CuCl2溶液的浓度越大，则得到CuCl会越多。【结论】 2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Cu2+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。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。【经典例题5】设计Cu和盐酸或硫酸反应得到氢气的反应，问现象是否相同，实验有何区别？(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1s22s22p63s23p63d104s1，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Cu2+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】 *1231. 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:Ksp(CuCl)=1.2X10-63. 计算Cu2++Cl-+e=CuCl(固)的电极电位假设c(Cl-)=1.0mol・L-1时，E(Cu2+/CuCl)=E(Cu2+/Cu+)+0.0592lgc(Cu+)=Eq(Cu2+/Cu+)+0.0592lg{1/Ksp(CuCl)}=0.158+0.0592lg(1/1.2^10-6)=0.518V则Cu2++C