Question

（14分）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，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：

⑴氢氧燃料电池的能量转化主要形式是　           　，

在导线中电子流动方向为             （用a、b 表示）。

⑵负极反应式为　　　　　　                 　　。

⑶电极表面镀铂粉的原因为　　　　　         　　　　　　              。

⑷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　　　 　　，反应Ⅱ中的氧化剂是　　　 　　。

②已知LiH固体密度约为0.8g/cm³。用锂吸收224L（标准状况）H₂，生成的LiH体积与被吸收的H₂体积比为　　　  　　　　　。

③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。

 

Answer 1

【答案】

（1）由化学能转变为电能   由a到b (每空1分)

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

（3）增大电极单位面积吸附H₂、O₂分子数，加快电极反应速率(2分)

（4）①Li  H₂O  (每空1分)②1/1120 （3分） ③32（3分）

【解析】（1）原电池是把化学能转化为电能的装置。在原电池中负极失去电子，所以氢气在负极通入，氧气在正极通入，因此在导线中电子流动方向为由a到b。

（2）由于电解质溶液是氢氧化钾溶液，所以负极的电极反应式为H₂+2OH^--2e^-====2H₂O。

（3）电极表面镀铂粉，能增大电极单位面积吸附H₂、O₂分子数，加快电极反应速率。

（4）①在氧化还原反应中，所含元素化合价升高的物质是还原剂，所含元素化合价降低的物质是氧化剂。所以反应Ⅰ中的还原剂是Li，反应Ⅱ中的氧化剂是水。

②标准状况下224L氢气的物质的量是10mol，则可以生成LiH20mol，质量是20mol×8g/mol＝160g，其体积是160g÷0.8g/cm³＝200cm³，生成的LiH体积与被吸收的H₂体积比为1/1120。

③由LiH + H₂O == LiOH + H₂↑可知20molLiH可以生成氢气20mol，所以转移电子的物质的量是20mol×2×80％＝32mol。