Question

5．（1）燃料电池已广泛应用于航空领域．如图是一种新型燃料电池装置，其总反应方程式为N₂H₄+O₂=N2+2H₂O，通入N₂H₄（肼）的一极是电池的负极（填“正极”或“负极”），该电极的电极反应式为N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．放电过程中，溶液中的阳离子移向正极（填“正极”或“负极”）．
（2）在上述燃料电池中，若完全消耗16gN₂H₄，则理论上外电路中转移电子的物质的量为2mol，消耗氧气的体积为11.2L（标准状况）．
（3）与传统火力发电相比，燃料电池的优点是能量转化率高、排出物不污染环境．

Answer 1

分析 （1）在肼（N₂H₄）燃料电池中，通入燃料气体N₂H₄为负极失电子发生氧化反应，阳离子移向正极；
（2）根据负极N₂H₄失电子发生的氧化反应及总反应计算；
（3）燃料电池的优点是能量转化率高并且排出物不污染环境．

解答 解：（1）在肼（N₂H₄）燃料电池中，通入燃料气体N₂H₄为负极失电子发生氧化反应，反应式为：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O，放电过程中，溶液中的阳离子移向正极，故答案为：负极；N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；正极；
（2）由负极反应式N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O，则完全消耗16gN₂H₄，理论上外电路中转移电子的物质的量为$\frac{16g}{32g/mol}$×4=2mol，又总反应方程式为N₂H₄+O₂=N2+2H₂O，所以消耗氧气的体积为$\frac{16g}{32g/mol}$×22.4L/mol=11.2L，故答案为：2；11.2；
（3）燃料电池的优点是能量转化率高并且排出物不污染环境，故答案为：能量转化率高；排出物不污染环境．

点评 本题考查燃料电池，根据原电池原理及其方程式来分析计算解答即可，注意电极反应式的书写要结合溶液的酸碱性，为易错点．