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。如圖為該電池的工作原理示意圖，該電池的電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請回答：

（1）氫氧燃料電池放電時(shí)能量轉(zhuǎn)化形式主要是__________，在導(dǎo)線中電子流動方向?yàn)開_______(用a.b表示)。

（2）負(fù)極反應(yīng)式為__________________。

（3）電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)開_________________。

（4）該電池工作時(shí)，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關(guān)鍵技術(shù)之一，金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：

Ⅰ.Li＋H22LiH

Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑

①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是________，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是____________。

②知LiH固體的密度為0.82 g/cm3。用鋰吸收224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為________。

③將由②生成的LiH與H2O作用放出的H2用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為________mol。

Answer 1

【答案】（14分，除標(biāo)明外，每空2分）

（1）由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?由a到b(表達(dá)形式合理均可)

（2）2H2＋4OH－－4e－===4H2O或H2＋2OH－－2e－===2H2O

（3）增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率

（4）①Li（1分） H2O（1分） ②8.71×10－4∶1 ③32

【解析】（1）原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。電池總反應(yīng)式為2H2＋O2===2H2O，其中H元素從0價(jià)升至＋1價(jià)，失去電子，即電子在導(dǎo)線中從a流向b。（2）負(fù)極為失去電子的一極，即H2失電子生成H＋，由于溶液是呈堿性的，故負(fù)極反應(yīng)式為H2＋2OH－－2e－===2H2O。（3）電極表面鍍鉑粉可增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，可以加快反應(yīng)速率。（4）①反應(yīng)Ⅰ中Li元素從0價(jià)升至＋1價(jià)，故Li作還原劑。反應(yīng)Ⅱ中H2O中的H元素從＋1價(jià)降至H2中的0價(jià)，故H2O作氧化劑。②由反應(yīng)I可知，當(dāng)鋰吸收10 mol H2時(shí)，則生成20 mol LiH，V(LiH)＝×10－3 L＝1.951×10－1 L，則＝＝8.71×10－4。③20 mol LiH可生成20 mol H2則實(shí)際參加反應(yīng)的H2為20 mol×80%＝16 mol，因1 mol H2轉(zhuǎn)化成1 mol H2O的過程中轉(zhuǎn)移2 mol電子，所以16 mol H2在反應(yīng)中可轉(zhuǎn)移32 mol電子。