Question

【題目】一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可使氯堿工業(yè)節(jié)能30%以上。在這種工藝設(shè)計(jì)中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，其中的電極未標(biāo)出，所用的離子膜都只允許陽(yáng)離子通過。

（1）圖中X、Y分別是_______、______（填化學(xué)式），a ___b（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（2）燃料電池中負(fù)極的電極反應(yīng)式是______________________。

（3）電解池中總反應(yīng)的離子方程式是__________________________。

（4）假設(shè)該裝置的能量利用率可達(dá)70%，要電解制得2.4 mol NaOH，燃料電池需消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣________L。（空氣中O2的體積分?jǐn)?shù)為20%）

Answer 1

【答案】（1）Cl2（1分） H2（1分） ＞（1分）

（2）H2＋2OH－－2e－== 2H2O（1分）

（3）2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2 ↑（2分） （4）96（2分）

【解析】

試題分析：（1）在燃料電池中，氧氣作正極，所以通入空氣的極是正極，通入燃料的極是負(fù)極，即產(chǎn)生Y的極是陰極，所產(chǎn)生的是氫氣，在X處產(chǎn)生的是氯氣，氫氧燃料電池最后產(chǎn)生的是水，所以a%大于b%，故答案為：Cl2；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；（3）電解池中總反應(yīng)的離子方程式是2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2 ↑;

（4）由電解方程式得，理論上生成2.4mol NaOH轉(zhuǎn)移2.4mol電子，需要氧氣0.6mol,空氣3mol；實(shí)際需要空氣: 3mol×22.4L/mol÷70%=96L.