金秋十月,也是许多重大工程项目的攻坚时刻。在江苏滨海国家重点能源项目工程施工现场,1800多名工人正在加班加点建设,不远处的海面上,亚洲最大的重型自航绞吸船“天鲲号”正在疏浚航道。这个项目建成后,将为华东地区提供持续稳定清洁的天然气。新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液(滴有几滴酚酞)电解实验,如图所示。

回答下列问题:
(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为 2O2+8e-+4H2O=8OH-2O2+8e-+4H2O=8OH-、CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2OCH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。
(2)如图所示U形管中氯化钠溶液的体积为80mL。闭合K后,若每个电池甲烷用量均为0.224L(标况),且反应完全,则理论上通过电解池的电量为 7.72×103C7.72×103C(保留两位小数,已知法拉第常数F=9.65×104C/mol),若产生的气体全部逸出,电解后溶液混合均匀,电解后U形管中溶液的pH为 1414。
(3)若每个电池甲烷通入量为1L (标准状况),且反应完全,则理论上最多能产生的氯气体积为 44L (标准状况)。
(4)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。该工艺的相关物质运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)。

分析图可知,氢氧化钠的质量分数为a%、b%、c%,由大到小的顺序为 b%>a%>c%b%>a%>c%。
【考点】原电池与电解池的综合.
【答案】2O2+8e-+4H2O=8OH-;CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;7.72×103C;14;4;b%>a%>c%
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:7引用:1难度:0.4