Question

有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相组合，相关流程如图所示（电极未标出）：

回答下列有关问题：
（1）通入空气的电极为

 

（写电极名称）．燃料电池中阳离子的移动方向

 

（“从左向右”或“从右向左”）．
（2）电解池中产生20mol Cl₂，理论上燃料电池中消耗

 

mol O₂．
（3）a、b、c的大小关系为：

 

．
（4）以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）₂，该电池放电时正极反应式是

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）燃料电池中，通入空气的一极为正极，正极发生氧化反应，原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；
（2）依据电解池和原电池中电子守恒计算得到；
（3）燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH^-，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%小于b%，可知NaOH浓度增大；
（4）放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）₂，Ni元素化合价降低，被还原，应为原电池正极反应．

解答： 解：（1）燃料电池的工作原理：负极是燃料氢气发生失电子的氧化反应，即H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，正极是氧气发生得电子得还原反应，即O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，通空气的电极为正极；原电池中，阳离子交换膜使阳离子通过，阳离子移向正极，即阳离子从左向右移动，
故答案为：正极；从左向右；
（2）电解池中产生20mol Cl₂，依据电子守恒，O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，4Cl^--4e^-=2Cl₂↑，得到2Cl₂～O₂，计算得到生成氧气10mol，
故答案为：10；
（3）燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH^-，所以反应后氢氧化钠的浓度升高，即a%小于c%，负极氢气失电子生成氢离子消耗氢氧根离子，所以b%＜a%，得到b%＜a%＜c%，即c＞a＞b，
故答案为：c＞a＞b；
（4）放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）₂，Ni元素化合价降低，被还原，应为原电池正极反应，电极方程式为NiO（OH）+H₂O+e^-═Ni（OH）₂+OH^-，
故答案为：NiO（OH）+H₂O+e^-═Ni（OH）₂+OH^-．

点评：本题考查原电池与电解池，明确电极的判断及发生的电极反应为解答的关键，注意利用电子守恒进行计算，注重基础知识的考查，题目难度不大．