Question

有一種節能的氯堿工業新工藝，將電解池與燃料電池相組合，相關流程如圖所示（電極未標出）：

回答下列有關問題：
（1）通入空氣的電極為

 

（寫電極名稱）．燃料電池中陽離子的移動方向

 

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

 

mol O₂．
（3）a、b、c的大小關系為：

 

．
（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NiO（OH）轉化為Ni（OH）₂，該電池放電時正極反應式是

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）燃料電池中，通入空氣的一極為正極，正極發生氧化反應，原電池工作時，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動；
（2）依據電解池和原電池中電子守恒計算得到；
（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生OH^-，所以反應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NiO（OH）轉化為Ni（OH）₂，Ni元素化合價降低，被還原，應為原電池正極反應．

解答： 解：（1）燃料電池的工作原理：負極是燃料氫氣發生失電子的氧化反應，即H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，正極是氧氣發生得電子得還原反應，即O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，通空氣的電極為正極；原電池中，陽離子交換膜使陽離子通過，陽離子移向正極，即陽離子從左向右移動，
故答案為：正極；從左向右；
（2）電解池中產生20mol Cl₂，依據電子守恒，O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，4Cl^--4e^-=2Cl₂↑，得到2Cl₂～O₂，計算得到生成氧氣10mol，
故答案為：10；
（3）燃料電池中的離子膜只允許陽離子通過，而燃料電池中正極氧氣得到電子產生OH^-，所以反應后氫氧化鈉的濃度升高，即a%小于c%，負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NiO（OH）轉化為Ni（OH）₂，Ni元素化合價降低，被還原，應為原電池正極反應，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^-．

點評：本題考查原電池與電解池，明確電極的判斷及發生的電極反應為解答的關鍵，注意利用電子守恒進行計算，注重基礎知識的考查，題目難度不大．