Question

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)?/span> 　　　　　（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)?/span>　　　　　 。

（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+H2 2LiH

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由LiH與H2O作用，放出的224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）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)變?yōu)殡娔?/span>（1分） 由a到b（1分）

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

（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；或增大電極上H2、O2氣體的濃度，加快反應(yīng)速率。（2分）

（4）①Li（1分） H2O （1分） ②16（2分）

【解析】

試題解析：（1）氫氧燃料電池是利用了原電池的工作原理，所以是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。在裝置中，電子的流向是從負(fù)極流向正極，圖中a為負(fù)極，b為正極，所以電子從a流向b。

（2）負(fù)極是氫氣發(fā)生氧化反應(yīng)，結(jié)合電解質(zhì)溶液，電極反應(yīng)式為2H2+4OH—-4e-=4H2O或H2+2OH—-2e-=2H2O。

（3）由題目中所述，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定，所以電極表面鍍鉑粉的目的是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；或者是增大電極上H2、O2氣體的濃度，加快反應(yīng)速率。

（4）①還原劑是指元素化合價(jià)升高的物質(zhì)，在Ⅰ中Li的化合價(jià)升高，所以Li是還原劑；氧化劑是指元素化合價(jià)降低的物質(zhì)，在Ⅱ中H2O中氫元素的化合價(jià)降低，所以H2O作氧化劑。

②放出的H2的物質(zhì)的量為10mol，由于能量轉(zhuǎn)化率為80%，實(shí)際參加反應(yīng)的H2的物質(zhì)的量為10mol×80%=8mol, H2的物質(zhì)的量為8mol, H2-2e-=2H+則導(dǎo)線上通過(guò)的電子的物質(zhì)的量為8mol×2=16mol。

考點(diǎn)：考查氫氧燃料電池的工作原理、電子流向、相應(yīng)計(jì)算