Question

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），图示中a

 

b（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应：正极：

 

，负极：

 

；
（3）这样设计的主要节能之处在于

 

、

 

．

Answer 1

考点：电解原理,原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）根据阳离子交换膜的作用和燃料电池的工作原理：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来回答；
（2）根据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，正极是氧气发生得电子得还原反应；
（3）根据燃料电池能将化学能转化为电能结合该方法来分析其优点之处．

解答： 解：（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%小于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O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，正极是氧气发生得电子得还原反应，即H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，故答案为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
（3）燃料电池能将化学能转化为电能，所以燃料电池可以补充电解池消耗的电能，此外还可以提高产出碱液的浓度，降低能耗，故答案为：燃料电池可以补充电解池消耗的电能；提高产出碱液的浓度（降低能耗）．

点评：本题考查学生燃料电池和氯碱工业的有关知识，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度较大．