Question

（10分）氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)能30％以上。在這種工藝設(shè)計中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示，其中的電極未標(biāo)出：

回答下列有關(guān)問題：

（1）電解池的陰極反應(yīng)式為___________________________。

（2）通入空氣的電極的電極反應(yīng)式為___________________________，燃料電池中陽離子的移動方向_________________________（“從左向右”或“從右向左”）。

（3）電解池中產(chǎn)生2 mol Cl₂，理論上燃料電池中消耗O₂的物質(zhì)的量為_____________。

（4）a、b、c的大小關(guān)系為：_____________。

 

Answer 1

（1）2H₂O + 2e^－= H₂↑ + 2OH^－   （或2H⁺+ 2e^－===H₂↑）

（2）O₂ + 2H₂O + 4e^－= 4OH^－    從左向右   

（3）1mol        （4）c>a>b

解析:(1)電解飽和氯化鈉溶液時，陰極是氫離子放電，生成氫氣。

（2）在原電池中負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。通入空氣，說明該電極是正極，氧氣得到電子。在原電池中電子通過導(dǎo)線從負(fù)極傳遞到正極上，所以溶液中的陽離子向正極移動。

（3）電解池中產(chǎn)生2 mol Cl₂，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子4mol，根據(jù)得失電子守恒可知，消耗氧氣是1mol。

（4）因為在燃料電池的正極附近產(chǎn)生大量的OH^－，而在負(fù)極附近，氫離子放電的同時需要消耗OH^－，所以其濃度大小順序為c>a>b。