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氯化铜(II)溶液的电解

让电流通过 CuClX2\ce{CuCl2} 溶液：铜在阴极析出，氯气在阳极冒泡。

目标

识别各电极上的产物，并借助法拉第定律把气体量与电流和时间联系起来。

仪器与试剂

装有蓝绿色 CuClX2\ce{CuCl2} 溶液的虚拟电解池、两根惰性电极和电流滑块。

步骤

  1. 接通 I=1,5I = 1{,}5 A 的电流，观察气泡出现在何处。
  2. 比较两个电极：阳极收集氯气（氧化），阴极表面因铜层而变暗（还原）。
  3. 增大电流，注意冒泡速率按比例增加。

观察要点

  • 阴极（−）：CuX2++2 eX−→Cu\ce{Cu^{2+} + 2e^- -> Cu}——电极镀上一层红色铜。
  • 阳极（+）：2 ClX−→ClX2+2 eX−\ce{2Cl^- -> Cl2 + 2e^-}——逸出淡绿色氯气气泡。

讲解

在溶液中 CuX2+\ce{Cu^{2+}} 因还原电势较高而先于水被还原，铜镀在阴极上；ClX−\ce{Cl^-} 在阳极被氧化为 ClX2\ce{Cl2}。总反应为 CuClX2→electrolysisCu+ClX2\ce{CuCl2 ->[electrolysis] Cu + Cl2}。由法拉第第一定律，沉积质量 m=MIt/(nF)m = MIt/(nF)：II 或 tt 加倍，铜量也加倍。

相关化学家

迈克尔·法拉第

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