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金秋十月,也是許多重大工程項(xiàng)目的攻堅(jiān)時刻。在江蘇濱海國家重點(diǎn)能源項(xiàng)目工程施工現(xiàn)場,1800多名工人正在加班加點(diǎn)建設(shè),不遠(yuǎn)處的海面上,亞洲最大的重型自航絞吸船“天鯤號”正在疏浚航道。這個項(xiàng)目建成后,將為華東地區(qū)提供持續(xù)穩(wěn)定清潔的天然氣。新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料,兩電極上分別通入CH4和O2,電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源,進(jìn)行飽和氯化鈉溶液(滴有幾滴酚酞)電解實(shí)驗(yàn),如圖所示。

回答下列問題:
(1)甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為
2O2+8e-+4H2O=8OH-
2O2+8e-+4H2O=8OH-
、
CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
。
(2)如圖所示U形管中氯化鈉溶液的體積為80mL。閉合K后,若每個電池甲烷用量均為0.224L(標(biāo)況),且反應(yīng)完全,則理論上通過電解池的電量為
7.72×103C
7.72×103C
(保留兩位小數(shù),已知法拉第常數(shù)F=9.65×104C/mol),若產(chǎn)生的氣體全部逸出,電解后溶液混合均勻,電解后U形管中溶液的pH為
14
14

(3)若每個電池甲烷通入量為1L (標(biāo)準(zhǔn)狀況),且反應(yīng)完全,則理論上最多能產(chǎn)生的氯氣體積為
4
4
L (標(biāo)準(zhǔn)狀況)。
(4)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè),一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能30%以上。該工藝的相關(guān)物質(zhì)運(yùn)輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示(其中的電極未標(biāo)出,所用的離子膜都只允許陽離子通過)。

分析圖可知,氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%、b%、c%,由大到小的順序?yàn)?
b%>a%>c%
b%>a%>c%
。

【考點(diǎn)】原電池與電解池的綜合
【答案】2O2+8e-+4H2O=8OH-;CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;7.72×103C;14;4;b%>a%>c%
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:7引用:1難度:0.4
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