Question

5．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)問題：
（1）通入空氣的電極為正極（寫電極名稱）；燃料電池中陽離子的移動(dòng)方向從左向右（填“從左向右”或或“從右向左”）；
（2）電解池中產(chǎn)生20mol Cl₂，理論上燃料電池中消耗10mol O₂；
（3）a、b、c的大小關(guān)系為c＞a＞b；
（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NiO（OH）+H₂O+e^-=Ni（OH）₂+OH^-．

Answer 1

分析 （1）燃料電池中燃料做負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，原電池中陽離子移向正極；
（2）結(jié)合原電池和電解池電極反應(yīng)中的電子守恒計(jì)算；
（3）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，負(fù)極氫氣失電子生成氫離子消耗氫氧根離子，據(jù)此回答；
（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，鎳元素化合價(jià)+3價(jià)編號(hào)為+2價(jià)發(fā)生還原反應(yīng)做正極，結(jié)合電荷守恒和原子守恒配書寫電極反應(yīng)．

解答 解：（1）負(fù)極失燃料氫氣失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極是氧氣得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，銅空氣的電極為正極，原電池中陽離子交換膜使陽離子通過，陽離子移向正極，從左向右，
故答案為：正極；從左向右；
（2）電解池中生成20mol氯氣，電子守恒結(jié)合電極反應(yīng)得到O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，4Cl^--4e^-=2Cl₂↑，生成20mol氯氣消耗氧氣10mol，
故答案為：10；
（3）燃料電池中的離子膜只允許陽離子通過，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；
（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，鎳元素化合價(jià)+3價(jià)編號(hào)為+2價(jià)發(fā)生還原反應(yīng)做正極，電極反應(yīng)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，題目難度中等．