题目内容
【题目】氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为该电池的工作原理示意图,该电池的电极表面镀一层细小的铂粉,吸附气体的能力强,性质稳定。请回答:
(1)氢氧燃料电池放电时能量转化形式主要是__________,在导线中电子流动方向为________(用a.b表示)。
(2)负极反应式为__________________。
(3)电极表面镀铂粉的原因为__________________。
(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.Li+H22LiH
Ⅱ.LiH+H2O===LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是________,反应Ⅱ中的氧化剂是____________。
②知LiH固体的密度为0.82 g/cm3。用锂吸收224 L(标准状况)H2,生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为________。
③将由②生成的LiH与H2O作用放出的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________mol。
【答案】(14分,除标明外,每空2分)
(1)由化学能转变为电能 由a到b(表达形式合理均可)
(2)2H2+4OH--4e-===4H2O或H2+2OH--2e-===2H2O
(3)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)①Li(1分) H2O(1分) ②8.71×10-4∶1 ③32
【解析】(1)原电池是把化学能转化成电能的装置。电池总反应式为2H2+O2===2H2O,其中H元素从0价升至+1价,失去电子,即电子在导线中从a流向b。(2)负极为失去电子的一极,即H2失电子生成H+,由于溶液是呈碱性的,故负极反应式为H2+2OH--2e-===2H2O。(3)电极表面镀铂粉可增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数,可以加快反应速率。(4)①反应Ⅰ中Li元素从0价升至+1价,故Li作还原剂。反应Ⅱ中H2O中的H元素从+1价降至H2中的0价,故H2O作氧化剂。②由反应I可知,当锂吸收10 mol H2时,则生成20 mol LiH,V(LiH)=×10-3 L=1.951×10-1 L,则
=
=8.71×10-4。③20 mol LiH可生成20 mol H2则实际参加反应的H2为20 mol×80%=16 mol,因1 mol H2转化成1 mol H2O的过程中转移2 mol电子,所以16 mol H2在反应中可转移32 mol电子。
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