Question

氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)能30%以上．在這種工藝設(shè)計(jì)中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，其中的電極未標(biāo)出：回答下列有關(guān)問(wèn)題：

（1）電解池的陰極反應(yīng)式為

 

．
（2）通入空氣的電極的電極反應(yīng)式為

 

，燃料電池中陽(yáng)離子的移動(dòng)方向

 

（“從左向右”或“從右向左”）．
（3）電解池中產(chǎn)生2molCl₂，理論上燃料電池中消耗O₂的物質(zhì)的量為

 

．
（4）a、b、c的大小關(guān)系為：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）電解池的陰極上是氫離子得電子的還原反應(yīng)；
（2）燃料電池中，通入空氣的電極使正極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，燃料電池中陽(yáng)離子從負(fù)極流向正極，據(jù)此回答；
（3）根據(jù)電池中的電子守恒進(jìn)行計(jì)算即可；
（4）燃料電池中的離子膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，而燃料電池中正極氧氣得到電子產(chǎn)生OH^-，所以反應(yīng)后氫氧化鈉的濃度升高，即a%小于c%，可知NaOH濃度增大．

解答： 解：（1）電解氯化鈉溶液，電解池的陰極上是氫離子得電子的還原反應(yīng)，即2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-═H₂↑），故答案為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-═H₂↑）；
（2）燃料電池中，通入空氣的電極是正極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，通燃料氫氣的電極是負(fù)極，陽(yáng)離子的移動(dòng)方向是從負(fù)極流向正極，即從左向右，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；從左向右；
（3）電解池中，陽(yáng)極反應(yīng)：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，產(chǎn)生2molCl₂，轉(zhuǎn)移電子是4mol，燃料電池中，正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，當(dāng)轉(zhuǎn)移4mol電子，理論上燃料電池中消耗O₂的物質(zhì)的量為1mol，故答案為：1mol；      
（4）燃料電池中的離子膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，而燃料電池中正極氧氣得到電子產(chǎn)生OH^-，所以反應(yīng)后氫氧化鈉的濃度升高，即a%大于b%，負(fù)極氫氣失電子生成氫離子消耗氫氧根離子，所以c%＞a%，得到c%＞a%＞b%，故答案為：c＞a＞b；

點(diǎn)評(píng)：本題考查原電池與電解池，明確電極的判斷及發(fā)生的電極反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，注意利用電子守恒進(jìn)行計(jì)算，注重基礎(chǔ)知識(shí)的考查，題目難度不大