Question

有一種節(jié)能的氯堿工業(yè)新工藝，將電解池與燃料電池相組合，相關(guān)流程如圖所示（電極未標(biāo)出）：

回答下列有關(guān)問(wèn)題：
（1）通入空氣的電極為

 

（寫電極名稱）．燃料電池中陽(yáng)離子的移動(dòng)方向

 

（“從左向右”或“從右向左”）．
（2）電解池中產(chǎn)生20mol Cl₂，理論上燃料電池中消耗

 

mol O₂．
（3）a、b、c的大小關(guān)系為：

 

．
（4）以Al和NiO（OH）為電極，NaOH溶液為電解液組成一種新型電池，放電時(shí)NiO（OH）轉(zhuǎn)化為Ni（OH）₂，該電池放電時(shí)正極反應(yīng)式是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）燃料電池中，通入空氣的一極為正極，正極發(fā)生氧化反應(yīng)，原電池工作時(shí)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)；
（2）依據(jù)電解池和原電池中電子守恒計(jì)算得到；
（3）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b%，可知NaOH濃度增大；
（4）放電時(shí)NiO（OH）轉(zhuǎn)化為Ni（OH）₂，Ni元素化合價(jià)降低，被還原，應(yīng)為原電池正極反應(yīng)．

解答： 解：（1）燃料電池的工作原理：負(fù)極是燃料氫氣發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，正極是氧氣發(fā)生得電子得還原反應(yīng)，即O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，通空氣的電極為正極；原電池中，陽(yáng)離子交換膜使陽(yáng)離子通過(guò)，陽(yáng)離子移向正極，即陽(yáng)離子從左向右移動(dòng)，
故答案為：正極；從左向右；
（2）電解池中產(chǎn)生20mol Cl₂，依據(jù)電子守恒，O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，4Cl^--4e^-=2Cl₂↑，得到2Cl₂～O₂，計(jì)算得到生成氧氣10mol，
故答案為：10；
（3）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%，負(fù)極氫氣失電子生成氫離子消耗氫氧根離子，所以b%＜a%，得到b%＜a%＜c%，即c＞a＞b，
故答案為：c＞a＞b；
（4）放電時(shí)NiO（OH）轉(zhuǎn)化為Ni（OH）₂，Ni元素化合價(jià)降低，被還原，應(yīng)為原電池正極反應(yīng)，電極方程式為NiO（OH）+H₂O+e^-═Ni（OH）₂+OH^-，
故答案為：NiO（OH）+H₂O+e^-═Ni（OH）₂+OH^-．

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．