Question

美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源，其构造如下图所示：a、b两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。

（1）a是    极，b是    极。电极反应式分别为_________________、__________________。

（2）飞船上宇航员的生活用水由燃料电池提供。已知这种电池发1度电时能生成350 g水，试计算能量的转化率。[2H₂（g）+O₂(g)====2H₂O(l)；ΔH=-572 kJ·mol^-1]

（3）这种电池的输出电压为1.2 V。要使标有1.2 V、1.5 W小灯泡连续发光1 h，则消耗标准状况下的H₂的体积是________L。

Answer 1

（1）负    正  O₂+2H₂O+4e^-====4OH^-  2H₂+4OH^--4e^-====4H₂O

(2)生成350 g水共释放化学能Q₁=×572 kJ=5 561 kJ，发1度电获电能Q₂=1 kW×3 600 s=3 600 kJ，转化率η=×100%=×100%=64.7%。

(3)灯泡耗用电能Q=1.5 W×3 600 s=5.4 kJ，需H₂的物质的量

n(H₂)==0.029 mol

则V(H₂)=0.029 mol×22.4 L·mol^-1=0.65 L

解析：由图示可知，参与电极反应的是H₂和O₂，生成的是H₂O，故在反应中H₂失去电子被氧化，a为负极；O₂得到电子被还原，b为正极。