Question

氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置．如图为电池示意图，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，请回答：
（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是

化学能转变为电能

，在导线中电子流动方向为

由a到b

（用a、b表示）．
（2）负极反应式为

2H₂+4OH^--4e-=4H₂O或H₂+2OH^--2e^-=2H₂O

．
（3）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?加快反应速率

．
（4）该电池工作时，H₂和O₂连续由外部供给，电池可连续不断提供电能．因此，大量安全储氢是关键技术之一．金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ．2Li+H₂

△   .

2LIH；
Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑
①反应Ⅰ中的还原剂是

Li

，反应Ⅱ中的氧化剂是

水

．
②用锂吸收224L（标准状况）H₂，生成的LiH与H₂O作用后放出的H₂用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为

32

mol．
（5）肼一空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，肼作

负

极，其电极反应式为（生成无污染物质）

N₂H₄-4e^-+4OH^-═N₂+4H₂O

．

Answer 1

分析：（1）原电池是将化学能转变为电能的装置，原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极；
（2）负极上燃料失电子发生还原反应；
（3）参加反应的物质浓度增大，反应速率加快．
（4）根据化合价的变化判断氧化剂和还原剂，根据氢气和转移电子之间的关系式计算；
（5）燃料电池中，燃料易失电子发生氧化反应，所以燃料的电极是负极．

解答：解：（1）该装置是把化学物质中的能力转化为电能，所以是化学能转变为电能；在原电池中，负极上失电子，正极上得电子，电子的流向是从负极流向正极，所以是 由a到b，
故答案为：化学能转变为电能；由a到b；
（2）该反应中负极上氢气失电子生成氢离子而被氧化，所以电极反应式为H₂+2OH^--2e^-═2H₂O，故答案为：2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O或 H₂+2OH^--2e^-═2H₂O．
（3）电极表面镀铂粉，增大了电极单位面积吸附H₂、O₂的分子数，使反应物的浓度增大，反应物浓度增大，反应速率加快，
故答案为：增大电极单位面积吸附H₂、O₂的分子数，加快电极反应速率；
（4）?①Ⅰ．2Li+H₂

△   .

2LIH中锂失电子作还原剂，Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑中水得电子作氧化剂，故答案为：Li；H₂O；
 ②氢气的物质的量=

224L

22.4L/mol

=10mol，当吸收10molH₂时，则生成20molLiH，20molLiH可生成20mol H₂，实际参加反应的H₂为20mol×80%=16mol，1molH₂转化成1molH₂O，转移2mol电子，所以16molH₂可转移32mol的电子，故答案为：32；
（5）燃料电池中，通入燃料的电极是负极，则通入肼的负极是负极，负极上肼失电子和氢氧根离子反应生成氮气和水，电极反应式为：N₂H₄-4e^-+4 OH^-═N₂+4H₂O，
故答案为：负；N₂H₄-4e^-+4 OH^-═N₂+4H₂O．

点评：本题考查化学电源的工作原理及有关计算，题目难度较大，注意原电池电极反应式的书写以及从电子守恒的角度计算．