Question

2．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，該電池電極表面鍍了一層細(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)化主要形式是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)橛蒩到b（用a、b 表示）．
（2）負(fù)極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．
（3）電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)樵龃箅姌O單位面積吸附氫氣、氧氣分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率．
（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 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LiH
Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑
①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是Li，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是H₂O．
②用鋰吸收224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）H₂，再由生成的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32mol．

Answer 1

分析 （1）原電池主要是將化學(xué)鍵轉(zhuǎn)化為電能；氫氣失去電子，為負(fù)極，氧氣獲得電子，為正極，電子由負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線移向正極；
（2）負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水；
（3）反應(yīng)物接觸面積越大，反應(yīng)速率越大；
（4）根據(jù)化合價(jià)的變化判斷氧化劑和還原劑，根據(jù)氫氣和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算．

解答 解：（1）原電池主要是將化學(xué)鍵轉(zhuǎn)化為電能，燃料電池是原電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置；氫氣失去電子，為負(fù)極，氧氣獲得電子，為正極，電子由負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線移向正極，即由a到b，
故答案為：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；由a到b；
（2）負(fù)極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）反應(yīng)物接觸面積越大，反應(yīng)速率越大，鍍鉑粉增大電極單位面積吸附氫氣、氧氣分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率，故答案為：增大電極單位面積吸附氫氣、氧氣分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率；
（4）①2Li+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LIH中鋰失電子作還原劑，Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑中水得電子作氧化劑，故答案為：Li；H₂O；
②氫氣的物質(zhì)的量=$\frac{224L}{22.4L/mol}$=10mol，當(dāng)吸收10molH₂時(shí)，則生成20molLiH，20molLiH可生成20mol H₂，實(shí)際參加反應(yīng)的H₂為20mol×80%=16mol，1molH₂轉(zhuǎn)化成1molH₂O，轉(zhuǎn)移2mol電子，所以16molH₂可轉(zhuǎn)移32mol的電子，故答案為：32．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)電源的工作原理及有關(guān)計(jì)算，題目難度較大，注意原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)以及從電子守恒的角度計(jì)算．