Question

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．在這種工藝設計中，相關物料的傳輸與轉(zhuǎn)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），圖示中a

 

b（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）分別寫出燃料電池B中正極、負極上發(fā)生的電極反應：正極：

 

，負極：

 

；
（3）這樣設計的主要節(jié)能之處在于

 

、

 

．

Answer 1

考點：電解原理,原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）根據(jù)陽離子交換膜的作用和燃料電池的工作原理：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來回答；
（2）根據(jù)燃料電池的工作原理：負極是燃料氫氣發(fā)生失電子的氧化反應，正極是氧氣發(fā)生得電子得還原反應；
（3）根據(jù)燃料電池能將化學能轉(zhuǎn)化為電能結(jié)合該方法來分析其優(yōu)點之處．

解答： 解：（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(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%小于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(fā)生失電子的氧化反應，即O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，正極是氧氣發(fā)生得電子得還原反應，即H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，故答案為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
（3）燃料電池能將化學能轉(zhuǎn)化為電能，所以燃料電池可以補充電解池消耗的電能，此外還可以提高產(chǎn)出堿液的濃度，降低能耗，故答案為：燃料電池可以補充電解池消耗的電能；提高產(chǎn)出堿液的濃度（降低能耗）．

點評：本題考查學生燃料電池和氯堿工業(yè)的有關知識，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度較大．