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20 mol 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

（1）正極    從左向右    （2）10   （3）c＞a＞b   
（4） NiO(OH)+H₂O+ e^－= Ni(OH)₂+ OH^－

試題分析：分析題給裝置圖知，該裝置是以堿性氫氧燃料電池電解飽和食鹽水的裝置；（1）根據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，正極是氧氣發生得電子得還原反應，則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，從左向右；（2）電解池中產生20mol Cl₂，依據電子守恒，結合電極反應式O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，4Cl^--4e^-=2Cl₂↑，計算得到生成氧氣10mol；（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；（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，鎳元素的化合價由+3價降為+2價，發生還原反應，作正極，電極反應式為NiO(OH)+H₂O+ e^－= Ni(OH)₂+ OH^－。