Question

19．有一种节能的氯碱工业新工艺，将电解池与燃料电池相结合，相关流程如图（电极未标出）．回答下列有关问题：
（1）燃料电池中，通入空气的电极为正极（填“正极”、“负极”）．阳离子的移动方向从左向右（“从左向右”或“从右向左”）．负极反应式为H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O．
（2）①电解池的阴极反应式为2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-═H₂↑）．
②当阴极上收集到标准状况下气体22.4L时（假设产生的气体被完全收集），则电路中通过的电子的数目为2N_A．
（3）电解池中产生2mol Cl₂，理论上燃料电池中消耗1mol O₂．
（4）电解氯化钠稀溶液可以制备“84”消毒液，若通电产生的氯气被溶液完全吸收，且最终所得消毒液仅含一种溶质，请写出相应的化学方程式（用一个化学方程式表示）NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$NaClO+H₂↑．

Answer 1

分析 （1）燃料电池中，通入空气的电极使正极，发生得电子的还原反应，燃料电池中阳离子从负极流向正极；
（2）①电解池的阴极上是氢离子得电子的还原反应；
②当阴极上收集到标准状况下气体22.4L时，物质的量为1mol，阴极电极反应式为：2H⁺+2e^-═H₂↑，1mol转移2mol的电子；
（3）根据电池中的电子守恒进行计算即可；
（4）电解氯化钠稀溶液可以制备“84”消毒液，若通电时产生的氯气被溶液完全吸收，且最终所得消毒液仅含一种溶质，说明生成的氯气和生成的氢氧化钠溶液恰好完全反应生成次氯酸钠，依据原子守恒配平书写化学方程式．

解答 解：（1）燃料电池中，通入空气的电极是正极，发生得电子的还原反应：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，通燃料氢气的电极是负极，阳离子的移动方向是从负极流向正极，即从左向右，负极反应式为：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，
故答案为：正极；从左向右；H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
（2）①电解氯化钠溶液，电解池的阴极上是氢离子得电子的还原反应，即2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-═H₂↑），
故答案为：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-（或2H⁺+2e^-═H₂↑）；
②当阴极上收集到标准状况下气体22.4L时，物质的量为1mol，阴极电极反应式为：2H⁺+2e^-═H₂↑，1mol转移2mol的电子，所以电路中通过的电子的数目为2N_A，
故答案为：2；
（3）电解池中，阳极反应：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，产生2molCl₂，转移电子是4mol，燃料电池中，正极发生得电子的还原反应：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，当转移4mol电子，理论上燃料电池中消耗O₂的物质的量为1mol，故答案为：1；
（4）电解氯化钠稀溶液可以制备“84”消毒液，若通电时产生的氯气被溶液完全吸收，且最终所得消毒液仅含一种溶质，说明生成的氯气和生成的氢氧化钠溶液恰好完全反应生成次氯酸钠，反应的化学方程式为：NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$NaClO+H₂↑，故答案为：NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$NaClO+H₂↑．

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．