Question

（2009?天津）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

由化学能转变为电能

，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

增大电极单位面积吸附H₂、O₂分子数，加快电极反应速率

．
（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

H₂O

．
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

8.82×10^-4

．
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

32

mol．

Answer 1

分析：（1）氢氧燃料电池为化学能转化为电能的装置，通入氢气的一极为原电池的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为原电池的正极，发生还原反应，电子由外电路流向正极；
（2）碱性溶液中负极反应为2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，正极反应为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，电池总反应都为2H₂+O₂=2H₂O；
（3）固体的表面积越大，反应速率越大；
（4）①从化合价的变化的角度分析；
②根据反应的电极方程式计算；
③根据实际参加反应的氢气以及电极反应式计算．

解答：解：（1）原电池的实质为化学能转化成电能．总反应为2H₂+O₂=2H₂O，其中H₂从零价升至+1价，失去电子，即电子从a流向b，
故答案为：由化学能转变为电能；由a到b；
（2）负极为失去电子的一极，即H₂失电子生成H⁺，由于溶液是碱性的，故电极反应式左右应各加上OH^-，
负极反应为2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O或H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案为：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O或H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）铂粉的接触面积大，可以加快反应速率，
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）①Li从零价升至+1价，作还原剂，H₂O的H从+1降至H₂中的零价，作氧化剂，故答案为：Li；H₂O；
②由反应I，当吸收10molH₂时，则生成20molLiH，V=

m

ρ

=

20×7.9g

0.8×103g/L

=197.5×10^-3L．

V(LiH)

V(H2)

=

197.5×10-3L

224L

=8.82×10^-4，
故答案为：8.82×10^-4；
③20mol LiH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；

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．