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節能30%以上。在這種工藝設計中，相關物料的傳輸與轉化關系如圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過。

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

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

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

（4）假設該裝置的能量利用率可達70%，要電解制得2.4 mol NaOH，燃料電池需消耗標準狀況下的空氣________L。（空氣中O2的體積分數為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，通入燃料的極是負極，即產生Y的極是陰極，所產生的是氫氣，在X處產生的是氯氣，氫氧燃料電池最后產生的是水，所以a%大于b%，故答案為：Cl2；H2；＞；（2）燃料電池的工作原理：負極是燃料氫氣發生失電子的氧化反應，即H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O；（3）電解池中總反應的離子方程式是2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2 ↑;

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