Question

如下图所示，某研究性学习小组利用上述燃烧原理设计一个肼(N₂H₄)─空气燃料电池(如图甲)并探究某些工业原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜(即只允许阳离子通过)。

根据要求回答相关问题：

（1）甲装置中通入____气体的一极为正极，其电极反应式为：__________。

（2）乙装置中石墨电极为_____极（填“阳”或“阴”，其电极反应式为_____；可以用_____检验该反应产物，电解一段时间后，乙池中的溶液呈_________性。

（3）图中用丙装置模拟工业中的_________原理，如果电解后丙装置精铜质量增加3.2g，则理论上甲装置中肼消耗质量为_________g。

（4）如果将丙中的粗铜电极换为Pt电极，则丙中总化学方程式为________。

Answer

空气 O2+4e-+2H2O=4OH- 阳 2Cl--2e-=Cl2↑ 湿润的淀粉碘化钾试纸 碱 粗铜的精炼 0.8 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

【解析】

（1）根据原电池反应原理，负极上失电子，正极上得电子，则正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-；答案为空气，O2+4e-+2H2O=4OH-。

（2）乙装置中石墨与电源正极相接，为阳极，阳极上氯离子失去电子生成氯气，发生氧化反应，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，检验氯气的方法是用湿润的淀粉碘化钾试纸，观察是否变蓝，电解食盐水的总反应为2H2O+2Cl-Cl2↑+H2↑+2OH-，电解后的溶液呈碱性；答案为阳，2Cl--2e-=Cl2↑，湿润的淀粉碘化钾试纸，碱。

（3）装置丙中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，所以该装置为粗铜精炼装置；原电池负极和纯铜电极上有：N2H4～N2～4e-，Cu～Cu2+～2e-，根据电子守恒得到关系式：N2H4～2Cu，n(N2H4)=n(Cu)= ×=0.025mol，m(N2H4)=nM=0.025mol×32g/mol=0.8g；答案为粗铜的精炼，0.8。

（4）将丙中的粗铜电极换为Pt电极，则Pt电极为惰性电极，装置为电解硫酸铜溶液装置，溶液中铜离子和氢氧根离子放电，生成Cu和O2，电解硫酸铜溶液的化学方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4；答案为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。