Question

高中化学题.请问,为什么要交替呢?直接电解不是可同时产生氢气和氧气吗?

Answer 1

在K1接通的时候，电极1、电极3与电解液及电池形成了一个电解池。电极1是阴极，H+ 在上面得到电子并被还原成 H 原子，进而形成 H2 气。电极 3 是阳极，Ni(OH)2 中的 Ni2+ 离子被氧化而失去电子。
在 K2 接通的时候，电极2、电极3 与电解液及电池形成了另外一个电解池。电极 3 是阴极。NiOOH 中的 Ni3+离子得到电子并被还原成 Ni2+离子。电极 2 是阳极。OH- 离子中的 -2价 O 原子在电极上失去电子，被氧化成 O 原子，进而生成 O2。
从上面的描述可以看出，A、C、D 三个说法都是正确的。
在电极 3 发生的电极反应中，Ni(OH)2 与 NiOOH 都是不溶于水的固体。如果在酸性条件下，它们都会与 H+ 反应，得到可溶性的盐。然后电极 3 就被消耗掉了。所以，只有 B 的说法是错误的。
也就是说，答案 B 是正确的。

追问

不是选哪个，请看我的问题

追答

理论来讲是可以的。但是电解池的内阻变大了！是否能够实现要求都很难说！
据我所知，电解水的电解池装置中间必须用材料进行隔离，以防止电解得到的 H2 与 O2 混合，进而引起爆炸。普通的隔离纸膜是挡不住的。即使是石墨材料都无法完全阻止。注：H2 分子的穿透能力很强！
所以，在原来的电解池当中加入 Ni(OH)2/NiOOH 电极，加上分开制取 H2 与 O2，安全性也能提高！

Answer 2

从这道题的设计背景来看，如果只采用其中一个电池进行电解，那么电解到后面会出现NiO(OH)或Ni(OH)2无法继续反应的情况。
所以，这里采用双电池法交替使用的方法，可以保证电极3的循环利用，最终达到只消耗水生成氢气和氧气的效果。
而且采用的是太阳能光伏电池，这说明这个电池是可以充电的，这么做也能保证其中一个电池在空隙时间可以充电，待一定时间后换电池使用。
单论这道题，明摆着选B，把碱改酸，这电极直接就废了

追问

用1个电解池，去掉中间那个东西，有什么不可吗?
阴极生成H2，阳极生成O2，完全可以啊。
现在用2个，明显是浪费啊

追答

这是考虑到了太阳能电池可以充电的性质。

如果这是一块不能充电的电池，的确用两个电极，一个电解池就够了。而且也不需要这样的电极。
但是太阳能电池可以充电。那就得另当别论：正常人都知道我们所见过的各种可充电的电池比如说手机充电宝、锂电池，如果一边充电一边放电，那肯定是对电池是有害的，甚至可能引发意外。于是合适的操作方法就是只充不放或只放不充。于是问题来了：工厂都需要生产效率，现在你只用一个电解池，只放不充，或者只充不放，安全是安全，效率呢？
所以现在用两个电解池，一个放电时，另一个可以安心充电，而且反应不会中断，既安全又保证效率。