Question

3．將氯堿工業(yè)與燃料電池聯(lián)合能夠有效降低能源消耗，如圖是該工藝的圖示（電源及電極未標出），請回答下列問題：

（1）電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）的化學(xué)方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（2）物質(zhì)X為Cl₂，裝置Ⅰ和Ⅱ中屬于燃料電池的是Ⅱ．
（3）裝置Ⅰ中，NaOH溶液濃度m%＜n% （填“＞”或“＜”）．
（4）利用裝置Ⅱ可獲得10mol/L鹽酸，該產(chǎn)品出口為A（填“A”或“B”），請說明理由正極發(fā)生反應(yīng)Cl₂+2e^-=2Cl^-，負極發(fā)生反應(yīng)H₂-2e^-=2H⁺，H⁺從負極經(jīng)陽離子膜移動到正極，鹽酸濃度增大．

Answer 1

分析 （1）電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣與氯氣；
（2）裝置I為電解食鹽水，裝置Ⅱ為燃料電池，可知裝置I左側(cè)為陽極，右側(cè)為陰極，則物質(zhì)X為氯氣，物質(zhì)Y為氫氣；
（3）裝置I右側(cè)是水放電生成氫氣與氫氧化鈉，電解過程中氫氧化鈉溶液濃度增大；
（4）裝置Ⅱ中左側(cè)為正極，得到氯離子，右側(cè)為負極，得到氫離子，H⁺從負極經(jīng)陽離子膜移動到正極，左側(cè)鹽酸濃度增大．

解答 解：（1）電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣與氯氣，反應(yīng)方程式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）裝置I為電解食鹽水，裝置Ⅱ為燃料電池，可知裝置I左側(cè)為陽極，右側(cè)為陰極，則物質(zhì)X為氯氣，物質(zhì)Y為氫氣，裝置Ⅱ中屬于燃料電池，
故答案為：Cl₂；Ⅱ；
（3）裝置I右側(cè)是水放電生成氫氣與氫氧化鈉，電解過程中氫氧化鈉溶液濃度增大，即NaOH溶液濃度m%＜n%，
故答案為：＜；
（4）裝置Ⅱ中左側(cè)為正極，正極發(fā)生反應(yīng)Cl₂+2e^-=2Cl^-，右側(cè)為負極，負極發(fā)生反應(yīng)H₂-2e^-=2H⁺，H⁺從負極經(jīng)陽離子膜移動到正極，左側(cè)鹽酸濃度增大，故濃鹽酸從A口排出，
故答案為：A；正極發(fā)生反應(yīng)Cl₂+2e^-=2Cl^-，負極發(fā)生反應(yīng)H₂-2e^-=2H⁺，H⁺從負極經(jīng)陽離子膜移動到正極，鹽酸濃度增大．

點評 本題考查電解原理與原電池應(yīng)用，關(guān)鍵是從電解質(zhì)溶液判斷I為電解池、Ⅱ為燃料電池，理解掌握原電池與電解工作原理，題目難度中等．