题目内容

7．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的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是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：
Ⅰ2Li+H2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LiH
ⅡLiH+H2O═LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是Li，反应Ⅱ中的氧化剂是H2O．（均填化学式）
②已知LiH固体密度为0.82g/cm3，用锂吸收224L（标准状况）H2，则被吸收的H2体积与生成的LiH体积比为1148：1．
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32mol．

分析 （1）原电池主要是将化学键转化为电能；氢气失去电子，为负极，氧气获得电子，为正极，电子由负极通过导线移向正极；
（2）负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水；
（3）反应物接触面积越大，反应速率越大；
（4）①根据化合价的变化判断；
②设LiH体积体积为vL，算出质量和物质的量，求出气体的体积；
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）原电池主要是将化学键转化为电能，燃料电池是原电池，是将化学能转化为电能的装置；氢气失去电子，为负极，氧气获得电子，为正极，电子由负极通过导线移向正极，即由a到b，
故答案为：化学能转化为电能；由a到b；
（2）负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为2H2+4OH--4e-=4H2O（或H2+2OH--2e-=2H2O），
故答案为：2H2+4OH--4e-=4H2O（或H2+2OH--2e-=2H2O）；
（3）反应物接触面积越大，反应速率越大，镀铂粉增大电极单位面积吸附氢气、氧气分子数，加快电极反应速率，
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）①2Li+H2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LiH，该反应中锂失电子发生氧化反应，所以锂是还原剂；LiH+H2O=LiOH+H2↑，该反应中H2O得电子生成氢气，发生还原反应，所以H2O是氧化剂，
故答案为：Li；H2O；
②设LiH体积为vL，物质的量为n=$\frac{0.82×1000v}{8}$（mol），根据反应方程式，2n（H2）=n（LiH），故$\frac{0.82×1000v}{8}$（mol）=2×$\frac{224L}{22.4L/mol}$=20mol，v=$\frac{160}{820}$L；
被吸收的H2体积与生成的LiH体积比为224L：$\frac{160}{820}$L=1148：1；
故答案是：1148：1；
③20molLiH可生成20molH2，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 本题考查原电池原理，为高频考点，原电池中难点是电极反应式的书写，要结合电解质溶液酸碱性书写，注意：（4）题转移电子物质的量为氢气作燃料电池时转移电子物质的量，而不是生成氢气转移电子物质的量，为易错点．

练习册系列答案
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