Question

【題目】如下圖所示，某研究性學(xué)習(xí)小組利用上述燃燒原理設(shè)計(jì)一個(gè)肼(N2H4)─空氣燃料電池(如圖甲)并探究某些工業(yè)原理，其中乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜(即只允許陽(yáng)離子通過(guò))。

根據(jù)要求回答相關(guān)問(wèn)題：

（1）甲裝置中通入____氣體的一極為正極，其電極反應(yīng)式為：__________。

（2）乙裝置中石墨電極為_____極（填“陽(yáng)”或“陰”，其電極反應(yīng)式為_____；可以用_____檢驗(yàn)該反應(yīng)產(chǎn)物，電解一段時(shí)間后，乙池中的溶液呈_________性。

（3）圖中用丙裝置模擬工業(yè)中的_________原理，如果電解后丙裝置精銅質(zhì)量增加3.2g，則理論上甲裝置中肼消耗質(zhì)量為_________g。

（4）如果將丙中的粗銅電極換為Pt電極，則丙中總化學(xué)方程式為________。

Answer 1

【答案】空氣 O2+4e-+2H2O=4OH- 陽(yáng) 2Cl--2e-=Cl2↑ 濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙 堿 粗銅的精煉 0.8 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

【解析】

（1）根據(jù)原電池反應(yīng)原理，負(fù)極上失電子，正極上得電子，則正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O2+4e-+2H2O=4OH-；答案為空氣，O2+4e-+2H2O=4OH-。

（2）乙裝置中石墨與電源正極相接，為陽(yáng)極，陽(yáng)極上氯離子失去電子生成氯氣，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑，檢驗(yàn)氯氣的方法是用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙，觀察是否變藍(lán)，電解食鹽水的總反應(yīng)為2H2O+2Cl-Cl2↑+H2↑+2OH-，電解后的溶液呈堿性；答案為陽(yáng)，2Cl--2e-=Cl2↑，濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙，堿。

（3）裝置丙中，粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，所以該裝置為粗銅精煉裝置；原電池負(fù)極和純銅電極上有：N2H4～N2～4e-，Cu～Cu2+～2e-，根據(jù)電子守恒得到關(guān)系式：N2H4～2Cu，n(N2H4)=n(Cu)= ×=0.025mol，m(N2H4)=nM=0.025mol×32g/mol=0.8g；答案為粗銅的精煉，0.8。

（4）將丙中的粗銅電極換為Pt電極，則Pt電極為惰性電極，裝置為電解硫酸銅溶液裝置，溶液中銅離子和氫氧根離子放電，生成Cu和O2，電解硫酸銅溶液的化學(xué)方程式為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4；答案為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。