Question

19．有一種節能的氯堿工業新工藝，將電解池與燃料電池相結合，相關流程如圖（電極未標出）．回答下列有關問題：
（1）燃料電池中，通入空氣的電極為正極（填“正極”、“負極”）．陽離子的移動方向從左向右（“從左向右”或“從右向左”）．負極反應式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O．
（2）①電解池的陰極反應式為2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-═H₂↑）．
②當陰極上收集到標準狀況下氣體22.4L時（假設產生的氣體被完全收集），則電路中通過的電子的數目為2N_A．
（3）電解池中產生2mol Cl₂，理論上燃料電池中消耗1mol O₂．
（4）電解氯化鈉稀溶液可以制備“84”消毒液，若通電產生的氯氣被溶液完全吸收，且最終所得消毒液僅含一種溶質，請寫出相應的化學方程式（用一個化學方程式表示）NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$NaClO+H₂↑．

Answer 1

分析 （1）燃料電池中，通入空氣的電極使正極，發生得電子的還原反應，燃料電池中陽離子從負極流向正極；
（2）①電解池的陰極上是氫離子得電子的還原反應；
②當陰極上收集到標準狀況下氣體22.4L時，物質的量為1mol，陰極電極反應式為：2H⁺+2e^-═H₂↑，1mol轉移2mol的電子；
（3）根據電池中的電子守恒進行計算即可；
（4）電解氯化鈉稀溶液可以制備“84”消毒液，若通電時產生的氯氣被溶液完全吸收，且最終所得消毒液僅含一種溶質，說明生成的氯氣和生成的氫氧化鈉溶液恰好完全反應生成次氯酸鈉，依據原子守恒配平書寫化學方程式．

解答 解：（1）燃料電池中，通入空氣的電極是正極，發生得電子的還原反應：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，通燃料氫氣的電極是負極，陽離子的移動方向是從負極流向正極，即從左向右，負極反應式為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，
故答案為：正極；從左向右；H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
（2）①電解氯化鈉溶液，電解池的陰極上是氫離子得電子的還原反應，即2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-═H₂↑），
故答案為：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-═H₂↑）；
②當陰極上收集到標準狀況下氣體22.4L時，物質的量為1mol，陰極電極反應式為：2H⁺+2e^-═H₂↑，1mol轉移2mol的電子，所以電路中通過的電子的數目為2N_A，
故答案為：2；
（3）電解池中，陽極反應：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，產生2molCl₂，轉移電子是4mol，燃料電池中，正極發生得電子的還原反應：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，當轉移4mol電子，理論上燃料電池中消耗O₂的物質的量為1mol，故答案為：1；
（4）電解氯化鈉稀溶液可以制備“84”消毒液，若通電時產生的氯氣被溶液完全吸收，且最終所得消毒液僅含一種溶質，說明生成的氯氣和生成的氫氧化鈉溶液恰好完全反應生成次氯酸鈉，反應的化學方程式為：NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$NaClO+H₂↑，故答案為：NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$NaClO+H₂↑．

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．