Question

（10分）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节能30％以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出：

回答下列有关问题：
（1）电解池的阴极反应式为___________________________。
（2）通入空气的电极的电极反应式为___________________________，燃料电池中阳离子的移动方向_________________________（“从左向右”或“从右向左”）。
（3）电解池中产生2 mol Cl₂，理论上燃料电池中消耗O₂的物质的量为_____________。
（4）a、b、c的大小关系为：_____________。

Answer 1

（1）2H₂O + 2e^－= H₂↑ + 2OH^－   （或2H⁺+ 2e^－="==" H₂↑）
（2）O₂ + 2H₂O + 4e^－= 4OH^－   从左向右   
（3）1 mol       （4）c>a>b

(1)电解饱和氯化钠溶液时，阴极是氢离子放电，生成氢气。
（2）在原电池中负极失去电子，发生氧化反应。正极得到电子发生还原反应。通入空气，说明该电极是正极，氧气得到电子。在原电池中电子通过导线从负极传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动。
（3）电解池中产生2 mol Cl₂，则反应中转移电子4mol，根据得失电子守恒可知，消耗氧气是1mol。
（4）因为在燃料电池的正极附近产生大量的OH^－，而在负极附近，氢离子放电的同时需要消耗OH^－，所以其浓度大小顺序为c>a>b。