Question

【题目】一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可使氯碱工业节能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。

（1）图中X、Y分别是_______、______（填化学式），a ___b（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（2）燃料电池中负极的电极反应式是______________________。

（3）电解池中总反应的离子方程式是__________________________。

（4）假设该装置的能量利用率可达70%，要电解制得2.4 mol NaOH，燃料电池需消耗标准状况下的空气________L。（空气中O2的体积分数为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】

试题分析：（1）在燃料电池中，氧气作正极，所以通入空气的极是正极，通入燃料的极是负极，即产生Y的极是阴极，所产生的是氢气，在X处产生的是氯气，氢氧燃料电池最后产生的是水，所以a%大于b%，故答案为：Cl2；H2；＞；（2）燃料电池的工作原理：负极是燃料氢气发生失电子的氧化反应，即H2﹣2e﹣+2OH﹣=2H2O；（3）电解池中总反应的离子方程式是2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2 ↑;

（4）由电解方程式得，理论上生成2.4mol NaOH转移2.4mol电子，需要氧气0.6mol,空气3mol；实际需要空气: 3mol×22.4L/mol÷70%=96L.