Question

（09年天津理綜·10）（14分）氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定，請(qǐng)回答：

（1）氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是        ，在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)?u>          （用a、b表示）。

（2）負(fù)極反應(yīng)式為                         。

（3）電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)?u>                         。

（4）該電池工作時(shí)，H₂和O₂連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料，吸氫和放氫原理如下：Ⅰ．2Li+H₂2LIH

Ⅱ．LiH+H₂O==LiOH+H₂↑

①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是            ，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是            。

②已知LiH固體密度為0.82g/cm³。用鋰吸收224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）H₂，生成的LiH體積與被吸收的H₂體積比為              。

③由②生成的LiH與H₂O作用，放出的H₂用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80％，則導(dǎo)線中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為           mol。

Answer 1

（1）由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能   由a到b

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

（3）增大電極單位面積吸附H₂、O₂分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率

（4）①Li   H₂O   ②或8.71×10^-4   ③32

解析:

本題考查電化學(xué)知識(shí)。（1）原電池的實(shí)質(zhì)為化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。總反應(yīng)為2H₂ + O₂ =2H₂O，其中H₂從零價(jià)升至+1價(jià)，失去電子，即電子從a流向b。（2）負(fù)極為失去電子的一極，即H₂失電子生成H^＋，由于溶液是堿性的，故電極反應(yīng)式左右應(yīng)各加上OH^－。（3）鉑粉的接觸面積大，可以加快反應(yīng)速率。（4）I．Li從零價(jià)升至+1價(jià)，作還原劑。II．H₂O的H從+1降至H₂中的零價(jià)，作氧化劑。由反應(yīng)I，當(dāng)吸收10molH₂時(shí)，則生成20molLiH，V=m/ρ=20×7.9/0.82 ×10^-3L=192.68×10^-3L。V(LiH)/v(H₂)= 192.68×10^-3L/224L=8.71×10^-4。20mol LiH可生成20mol H₂，實(shí)際參加反應(yīng)的H₂為20×80%=1.6mol，1molH₂轉(zhuǎn)化成1molH₂O，轉(zhuǎn)移2mol電子，所以1.6molH₂可轉(zhuǎn)移3.2mol的電子。