Question

【題目】在傳統(tǒng)的電解氯化氫回收氯氣技術(shù)的基礎(chǔ)上，科學(xué)家最近采用碳基電極材料設(shè)計(jì)了一種新的工藝方案，主要包括電化學(xué)過程和化學(xué)過程，如下圖所示：

負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)有_________寫反應(yīng)方程式。電路中轉(zhuǎn)移電子，需消耗氧氣__________標(biāo)準(zhǔn)狀況。

電解法轉(zhuǎn)化可實(shí)現(xiàn)資源化利用。電解制HCOOH的原理示意圖如下。

寫出陰極還原為的電極反應(yīng)式：________。

電解一段時(shí)間后，陽極區(qū)的溶液濃度降低，其原因是_____。

可利用太陽能光伏電池電解水制高純氫，工作示意圖如下。通過控制開關(guān)連接或，可交替得到和。

制時(shí)，連接_______________。產(chǎn)生的電極反應(yīng)式是_________。

改變開關(guān)連接方式，可得。

結(jié)合和中電極3的電極反應(yīng)式，說明電極3的作用：___________。

Answer 1

【答案】、 或 陽極產(chǎn)生，pH減小，濃度降低，部分遷移至陰極區(qū) 制時(shí)，電極3發(fā)生反應(yīng)：，制時(shí)，上述電極反應(yīng)逆向進(jìn)行，使電極3得以循環(huán)使用

【解析】

（1）據(jù)圖像知負(fù)極區(qū)即陰極區(qū)發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)電子守恒規(guī)律計(jì)算產(chǎn)生氣體的量；（2）根據(jù)電解原理，判斷陰極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。（3）氫氣在陰極產(chǎn)生，氧氣在陽極生成。電極3的Ni(OH)2和NiOOH在制氫氣和氧氣時(shí)相互轉(zhuǎn)化，可以循環(huán)利用。

據(jù)圖像知負(fù)極區(qū)即陰極區(qū)發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為，氧氣再將亞鐵離子氧化為鐵離子，反應(yīng)為；電路中轉(zhuǎn)移電子，生成，需消耗氧氣，故答案為：、；；

根據(jù)電解原理，陰極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為或；

陽極反應(yīng)式為，陽極附近pH減小，與反應(yīng)，同時(shí)部分遷移至陰極區(qū)，所以電解一段時(shí)間后，陽極區(qū)的溶液濃度降低；

故答案為：或；陽極產(chǎn)生，pH減小，濃度降低，部分遷移至陰極區(qū)；

生成時(shí)，根據(jù)電極放電規(guī)律可知得到電子變?yōu)闅錃�，因而電極須連接電源負(fù)極，因而制時(shí)，連接，該電池在堿性溶液中，電極反應(yīng)式為；

電極3上NiOOH和相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)連接時(shí)制，失去電子變?yōu)?/span>NiOOH，當(dāng)連接時(shí)制，NiOOH得到電子變?yōu)?/span>，其反應(yīng)式為，因而作用是連接或時(shí)，電極3分別作為陽極材料和陰極材料，NiOOH和相互轉(zhuǎn)化，故答案為：；；

制時(shí)，電極3發(fā)生反應(yīng)：，制時(shí)，上述電極反應(yīng)逆向進(jìn)行，使電極3得以循環(huán)使用。