1、变化多端的铜阳极【基本资料】半反应 电极电位Cu+ + e-= Cu =0.52Cu2+ + 2 e-= Cu =0.337CuI + e- = Cu+I- =-0.1852I3 + 2 e-= 3I =0.545Cu2+Cl-+e-= CuCl 0.559Cu2+2CN-+e-=Cu(CN)2 1.12 Cu(NH3)42+e-=Cu(NH3) 2+2NH3 0.10Cu(en)2+e-=Cu(en)2+en -0.35 Cu(CN)+e-=Cu+2CN- -0.44CuCl2+e-=Cu+3Cl 0.178Cu2+ + I + e = CuI(固) =0.86【经典例题 1】铜作电极，电解
2、硫酸溶液一开始阳极： Cu -2 e -= Cu2+，阳极附近变蓝，阴极：产生氢气一段时间以后阳极： Cu -2 e -= 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 =0.52 和 Cu2+ + 2 e-= 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：2H 20+2e-=20H-+H2(还原反应) 依据：Cu 2+ + 2 e-= Cu =
3、0.337 和 Cu2+Cl-+e-= CuCl 0.559得Cu +Cl-+e-= CuCl =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。（=0.222 小于 =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 1210 -6和 1210 -14)反应方程式如下： CuCl+OH -=CuOH+Cl- 随后，CuOH 部分分解成红色的 Cu2O，得到 CuOH、Cu 20的混合物。 2CuOH(橙黄)=Cu 2O(红色)+H 2O 阳极一侧白色浑浊逐渐变
4、为浅蓝色是由于 CuCI被氧化的结果。4CuCl+O2+4H2O=3CuOCuCl23H2O+2HCl 另外，Cu 2O经 H2SO4酸化发生歧化反应，生成 Cu2+和 CuCu2O+2H+=Cu2+Cu+ H2O Cu2O、CuOH 溶于氨水，形成稳定的无色络合物Cu(NH 3)2+，Cu(NH 3)2+在空气中很快被氧化成深蓝色(绛蓝色)的Cu(NH 3)42+: Cu2O +4NH3H2O = 2Cu(NH3)2+(无色)+2OH - + 3H2O 4Cu(NH3)2+ +8NH3H2O + O2 = 4Cu(NH3)42+(绛蓝色)+4OH - + 6H2O【经典例题 3】依据以上讨论
5、，假如电解 KI溶液，依据 CuI + e- = Cu+I-，=-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 + 2 e-= 3I，=0.545，Cu 2+ + 2 e-= Cu =0.337 Cu + + e-= Cu =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CuI是一种不溶于水的白色固体。如图所示装置中，a、b 都是惰性电极，Cu 的还原性
6、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 a极附近溶液变红色，则按要求回答下列问题：（1）电源的 X极是 极（2）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： （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 （4）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的范围为 （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
7、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 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】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：Ksp(CuCl)=1.210 -6 3.计算 Cu2+ + Cl + e = CuCl(固)的电极电位假设 c(Cl) = 1.0 molL1
8、时，E(Cu2+ /CuCl) =E(Cu2+/Cu+)+0.0592lgc(Cu+) = Eq (Cu2+/Cu+)+0.0592lg1/Ksp(CuCl)= 0.158+0.0592lg（1/1.210 -6）= 0.518 V则 Cu2+ + 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 Cu2+ + 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
9、= CuCl最容易发生，其次是 Cu2+ + 2e- = Cu。3.由于存在(CuH 2O)42+4Cl-=CuCl42-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。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 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。2.因此，电解氯化
10、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】1.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？2.用铜做电极 电解碳酸氢铵溶液，电解一段时间后，电解液中没有沉淀，气体产生速度快的一极有物质析出很像铜，电极本身无质量损失，气体产生慢的一极铜有损失，溶液为亮蓝。电解质：(NH 4)2CO3根据电解质分析溶液中的离子：NH 4+,HCO3-,OH-,H+等阴极放电顺序：Cu 2+H+ NH 4+ 阳极放电顺序：CuOH -CO 32-电极：都是 Cu 现象：（1）电解液中没有沉淀（2）气体产生速度快
11、的一极有物质析出很像铜， 电极本身无质量损失（3）气体产生慢的一极铜有损失 溶液为亮蓝色第一阶段：阳极：Cu-2e -=Cu2+阴极：4H +4e-=2H2这里的 Cu2+是要等阳极产生 Cu被氧化，才有的。所以阴极最先是放出氢气先。就可以说明（1）为什么没有沉淀，因为马上转换了。第二阶段：即阳极上的 Cu溶解完了阳极：4OH-+4e-=2H 2O+O2，同时溶液为酸性，产生了二氧化碳，或者认为可能是铜离子和碳酸氢根离子离子双水解得到了二氧化碳。阴极： Cu 2+2e-=Cu ，且 4H+4e-=2H2(明显产生氢气比氧气快，且溶液为碱性，得到了氨水）其他情况：溶液为亮蓝色，是因为铜离子和氨分子形成了铜氨溶液。总结如下一开始，铜失去电子得到铜离子，酸性也增加，相当于铜离子和碳酸氢根离子双水解得到了气体二氧化碳，但比较少，由于溶液中存在氨分子（碳酸氢铵溶液本身水解，有较多的氨分子），且氨分子浓度逐渐增大，最后得到了铜氨溶液，阴极一开始得到氢气，是碱性，得到比较多的氨气分子。实验一直没有沉淀，不会得到碳酸铜沉淀，也没有氢氧化铜沉淀，氢氧化亚铜也没有。有待实验验证。
