Question

已知有一種節(jié)能的氯堿工業(yè)新工藝，將電解池和燃料電池相組合，相關(guān)流程如下圖所示（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2mol Cl₂，理論上燃料電池中消耗

 

 molO₂．
（4）a、b、c的大小關(guān)系為：

 

．

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）電解池中生成氫氣的一端為電解池的陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣；
（2）燃料電池中燃料在原電池負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，空氣中氧氣在正極上得到電子生成氫氧根離子，燃料電池中陽(yáng)離子移向正極；
（3）依據(jù)電解池和原電池中電子守恒計(jì)算得到；
（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b%，可知NaOH濃度增大；依據(jù)滴定實(shí)驗(yàn)分析玻璃儀器．

解答： 解：（1）電解池中生成氫氣的一端為電解池的陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，在氫氧化鈉溶液中，電解池的陰極反應(yīng)式為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；
故答案為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-；
（2）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^-，銅空氣的電極為正極；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；
故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；從左向右；
（3）電解池中產(chǎn)生2mol 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1mol；
故答案為：1；
（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%，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%，
故答案為：b＜a＜c．

點(diǎn)評(píng)：本題考查原電池、電解池原理應(yīng)用，電極判斷和電極反應(yīng)書寫，注意電極反應(yīng)的環(huán)境判斷書寫產(chǎn)物，題目難度中等．