Question

【题目】在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：

负极区发生的反应有_________写反应方程式。电路中转移电子，需消耗氧气__________标准状况。

电解法转化可实现资源化利用。电解制HCOOH的原理示意图如下。

写出阴极还原为的电极反应式：________。

电解一段时间后，阳极区的溶液浓度降低，其原因是_____。

可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接或，可交替得到和。

制时，连接_______________。产生的电极反应式是_________。

改变开关连接方式，可得。

结合和中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：___________。

Answer 1

【答案】、 或 阳极产生，pH减小，浓度降低，部分迁移至阴极区 制时，电极3发生反应：，制时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用

【解析】

（1）据图像知负极区即阴极区发生还原反应，根据电子守恒规律计算产生气体的量；（2）根据电解原理，判断阴极上得到电子，发生还原反应，阳极上失电子发生氧化反应。（3）氢气在阴极产生，氧气在阳极生成。电极3的Ni(OH)2和NiOOH在制氢气和氧气时相互转化，可以循环利用。

据图像知负极区即阴极区发生还原反应，电极反应为，氧气再将亚铁离子氧化为铁离子，反应为；电路中转移电子，生成，需消耗氧气，故答案为：、；；

根据电解原理，阴极上得到电子，发生还原反应，电极反应式为或；

阳极反应式为，阳极附近pH减小，与反应，同时部分迁移至阴极区，所以电解一段时间后，阳极区的溶液浓度降低；

故答案为：或；阳极产生，pH减小，浓度降低，部分迁移至阴极区；

生成时，根据电极放电规律可知得到电子变为氢气，因而电极须连接电源负极，因而制时，连接，该电池在碱性溶液中，电极反应式为；

电极3上NiOOH和相互转化，当连接时制，失去电子变为NiOOH，当连接时制，NiOOH得到电子变为，其反应式为，因而作用是连接或时，电极3分别作为阳极材料和阴极材料，NiOOH和相互转化，故答案为：；；

制时，电极3发生反应：，制时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用。