Question

【题目】如下图为氢氧燃料电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。回答下列问题。

（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_______________________________；导线中电子流动方向为______________________（用a、b表示）。

（2）负极反应式_______________________________________________________。

（3）电极表面镀铂粉的原因____________________________________________。

（4）KOH溶液pH的变化___________（填“变大”“变小”或“不变”）。

（5）关于氢氧燃料电池，下列说法不正确的是___________。

①燃料电池的能量转化可达100%

②是一种不需要将还原剂和氧化剂全部贮存在电池内的新型发电装置

③氢氧燃料电池组合成燃料电池发电站，被人们誉为“绿色”发电站

④如果电池使用酸性电解质，负极反应式为：H2－2e－＝2H＋

（6）如果以N2 和H2 为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可研发出既能提供电能又能固氮的新型电池，装置如下图所示。

①指出该电池的正极___________（用a、b表示）。

②物质A的化学式____________________。

Answer 1

【答案】由化学能转变为电能 由a到b H2-2e-+OH－= 2H2O 增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率 变小 ① a NH4Cl

【解析】

根据原电池和电解池的工作原理，电极方程式的书写及与氧化还原反应的关系分析解答。

(1) 氢氧燃料电池的工作原理属于原电池原理，是将化学能转化为电能的装置，在原电池中，电子从负极流向正极，而通入燃料氢气的电极是负极，通氧气的电极是正极，所以电子从a到b；

故答案为：化学能转化为电能；从a到b；

(2)a为负极，在KOH做电解质溶液的条件下，H2在负极失去电子，电极方程式为：H2-2e-+2OH－= 2H2O；

故答案为：H2-2e-+2OH－= 2H2O；

(3) 根据题目信息：“电池电极表面镀一层细小的铂粉，吸附气体的 能力强，性质稳定”，可知电极表面镀铂粉的原因为增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率，保证气体充分参与电极反应；

故答案为：增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率；

(4)由于反应中，不断的生成水，相当于将KOH溶液稀释，c(OH-)减小，PH变小；

故答案为：变小；

(5) ①氢氧燃料电池放电时，只有一部分能量转化为电能，所以能量转化率不是100%，故①错误；

②氢氧燃料电池中正负极的反应物质从外部储存装置通入，是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏电池内的新型发电装置，故②正确；

③燃料电池的能量转化率超过80%，远高于普通燃烧过程，有利于节约能源。燃料电池还可组合成燃料电池发电站，这较人们誉为“绿色”发电站，它的优点主要表现在它不仅有巨大的经济优势，而且排放的度弃物也比普通火力发电站少得多，运行时噪音也低，因此此类电池具有广阔的发展前景，故③正确；

④如果电池使用酸性电解质，负极反应式为：H2－2e－＝2H＋，正极反应为：O2-4e-+4H+=2H2O，故④正确；

故答案为：①；

(6) 根据图示，该装置是以N2 和H2 为反应物形成的燃料电池，N2得到电子发生还原反应作正极，即a为正极，电极方程式为：N2+6e-+8H+=2NH4++H2，H2失去电子发生氧化反应，作负极，即b为负极，电极方程式为：H2-2e-=2H+；根据电极反应方程式得到总反应方程式为：N2+3H2+2H+=2NH4+，则A物质为NH4Cl；

故答案为：正极，NH4Cl；