Question

【題目】氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。

（1）氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是___，在導(dǎo)線(xiàn)中電子流動(dòng)方向?yàn)?/span>___(用a、b和箭頭表示)。

（2）正極反應(yīng)的電極反應(yīng)方程式為___。

（3）氫氣的制備和存儲(chǔ)是氫氧燃料電池能否有效推廣的關(guān)鍵技術(shù)。有人提出利用光伏發(fā)電裝置電解尿素的堿性溶液來(lái)制備氫氣。光伏發(fā)電是當(dāng)今世界利用太陽(yáng)能最主要方式之一。圖1為光伏并網(wǎng)發(fā)電裝置，圖2為電解尿素[CO(NH2)2](C為＋4價(jià))的堿性溶液制氫的裝置示意圖(電解池中隔膜僅阻止氣體通過(guò)，陰、陽(yáng)極均為惰性電極)。

①圖1中N型半導(dǎo)體為___(填“正極”或“負(fù)極”)

②該系統(tǒng)工作時(shí)，A極的電極反應(yīng)式為___。

③若A極產(chǎn)生7.00gN2，則此時(shí)B極產(chǎn)生___LH2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。

Answer 1

【答案】化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 a→b O2+4e－＋2H2O=4OH－ 負(fù)極 CO(NH2)2＋8OH－－6e－= CO32-＋N2↑＋6H2O 16.8

【解析】

（1）氫氧燃料電池屬于原電池；電子從負(fù)極沿導(dǎo)線(xiàn)流向正極；

（2）電解質(zhì)溶液是堿，正極氧氣得到電子生成氫氧根；

（3）根據(jù)化合價(jià)的變化結(jié)合電解池原理判斷正負(fù)極；電池中，正極發(fā)生的反應(yīng)一定是氧氣得電子的過(guò)程；根據(jù)實(shí)際參加反應(yīng)的氫氣以及電極反應(yīng)式計(jì)算。

（1）原電池的實(shí)質(zhì)為化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。電解質(zhì)溶液是堿，通入氧氣的鉑電極是正極，電子流動(dòng)方向與電流流動(dòng)的方向相反，電流從正極到負(fù)極，故電子流向?yàn)?/span>a→b；

（2）電解質(zhì)溶液是堿，正極氧氣得到電子生成氫氧根，電極反應(yīng)方程式為：O2+4e－＋2H2O=4OH－；

（3）①該電池反應(yīng)時(shí)中，氮元素化合價(jià)由-3價(jià)變?yōu)?/span>0價(jià)，H元素化合價(jià)由+1價(jià)變?yōu)?/span>0價(jià)，則氮元素被氧化，氫元素被還原，所以生成氮?dú)獾碾姌OA是陽(yáng)極，生成氫氣的電極B是陰極，則圖1中N型半導(dǎo)體和B極相連，為負(fù)極；

②A是陽(yáng)極，氮元素化合價(jià)由-3價(jià)變?yōu)?/span>0價(jià)，H元素化合價(jià)由+1價(jià)變?yōu)?/span>0價(jià)，則氮元素被氧化，氫元素被還原，電極方程式為：CO(NH2)2＋8OH－－6e－= CO32-＋N2↑＋6H2O；

③根據(jù)電子守恒有N2～3H2，則n（H2）=3n（N2）=3×=0.75mol，標(biāo)況下體積為V（H2）=0.75mol×22.4L/mol=16.8L。