Question

【題目】氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，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)化的主要形式是由_____________，

在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)開(kāi)_________(用a、b表示)。

（2）負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)___________________________。

（3）電極表面鍍鉑粉的原因是___________________________。

（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________。（均填化學(xué)式）

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

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_(kāi)_______mol。

Answer 1

【答案】（1）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（2分）

（4）①Li（1分）H2O（1分）②1148∶1（2分）③32（2分）

【解析】

試題分析：（1）氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化的主要形式是由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/span>；氫氣在負(fù)極通入，氫氣發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，氧氣在正極通入，氧氣發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，因此在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)橛蒩到b。

（2）負(fù)極是氫氣失去電子，由于電解質(zhì)溶液顯堿性，則負(fù)極反應(yīng)式為H2＋2OH－－2e－=2H2O。

（3）電極表面鍍鉑粉的原因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。

（4）①反應(yīng)Ⅰ中鋰元素的化合價(jià)從0價(jià)升高到＋1價(jià)，因此還原劑是Li；反應(yīng)Ⅱ中水中氫元素的化合價(jià)從＋1價(jià)降低到0價(jià)，得到電子，則氧化劑是H2O。

②標(biāo)準(zhǔn)狀況下224L氫氣的物質(zhì)的量是10mol，生成20mol，LiH的質(zhì)量是160g，因此被吸收的H2體積與生成的LiH體積比為。

③根據(jù)方程式可知20molLiH生成20mol氫氣，則導(dǎo)線中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為20mol×2×0.8＝32mol。