Question

【題目】有一種節(jié)能的氯堿工業(yè)新工藝，將電解池與燃料電池相組合，相關(guān)流程如圖所示(電極未標(biāo)出)�；卮鹣铝杏嘘P(guān)問題：

(1)電解池的陰極反應(yīng)式為_____________。

(2)通入空氣一極的電極反應(yīng)式為_____________。燃料電池中陽離子的移動方向是_____________ (“從左向右”或“從右向左”)。

(3)電解池中產(chǎn)生 2molCl2，理論上燃料電池中消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下_____________LO2。

(4) a、b、c 由大到小的順序為：_____________。

(5)二氧化氯是目前國際上公認(rèn)的第四代高效、無毒的廣譜消毒劑，可由 KClO3在H2SO4存在下與 Na2SO3反應(yīng)制得。請寫出反應(yīng)的離子方程式_____________

Answer 1

【答案】2H++2e-=H2↑ 正極 從左向右 22.4 c＞a＞ 2ClO3-+SO32-+2H+═2ClO2+SO42-+H2O

【解析】

(1) 電解池中生成氫氣的一端為電解池的陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣；

(2) 燃料電池中燃料在原電池負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，空氣中氧氣在正極上得到電子生成氫氧根離子，燃料電池中陽離子移向正極；

(3) 依據(jù)電解池和原電池中電子守恒計算得到；

(4)燃料電池中正極氧氣得到電子產(chǎn)生OH-，負(fù)極氫氣失電子生成氫離子消耗氫氧根離子，再結(jié)合離子交換膜的作用分析即可；

(5) 二氧化氯由KClO3在H2SO4存在下與Na2SO3反應(yīng)制得，則可知反應(yīng)物、生成物，結(jié)合電子守恒、電荷守恒分析。

(1) 電解池中生成氫氣的一端為電解池的陰極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，在氫氧化鈉溶液中，電解池的陰極反應(yīng)式為；2H++2e-=H2↑；

(2) 燃料電池的工作原理：負(fù)極是燃料氫氣發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即H2-2e-+2OH-=2H2O，正極是氧氣發(fā)生得電子得還原反應(yīng)，即O2+4e-+2H2O=4OH-，銅空氣的電極為正極；原電池中，陽離子交換膜使陽離子通過，陽離子移向正極；

(3) 電解池中產(chǎn)生2mol Cl2，依據(jù)電子守恒，O2+4e-+2H2O=4OH-，4Cl--4e-=2Cl2↑，得到2Cl2～O2，計算得到生成氧氣1mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下O2的體積為1mol×22.4L/mol=22.4L；

(4) 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(chǎn)生OH-，所以反應(yīng)后氫氧化鈉的濃度升高，即a%小于c%，負(fù)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%，故答案為：c＞a＞b；

(5) KClO3在H2SO4存在下與Na2SO3反應(yīng)，SO32-被氧化成SO42-，由電子、電荷守恒可知該離子反應(yīng)為2ClO3-+SO32-+2H+═2ClO2+SO42-+H2O。