Question

【題目】氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型電池。電池裝置如圖所示，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩定。

請回答下列問題：

（1）氫氧燃料電池的能量轉化主要形式是________，在導線中電子流動方向為________(用a、b表示)。

（2）負極反應式為__________________________________________________________。

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

（4）該電池工作時，H2和O2連續由外部供給，電池可連續不斷地提供電能。因此大量安全儲氫是關鍵技術之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：

Ⅰ．2Li＋H22LiH

Ⅱ．LiH＋H2O===LiOH＋H2↑

①反應Ⅰ中的還原劑是____________，反應Ⅱ中的氧化劑是____________。

②已知LiH固體密度為0.82 g/cm3。用鋰吸收224 L(標準狀況)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積之比為________。

③由②生成的LiH與H2O作用，放出的H2用作電池燃料，若能量轉化率為80%，則導線中通過電子的物質的量為________ mol。

Answer 1

【答案】 (1)由化學能轉變為電能　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的分子數，加快電極反應速率(4)①Li　H2O　②8.7×10－4　③32

【解析】

試題分析：

（1）該題目中，氫氧燃料電池的工作原理屬于原電池原理，是將化學能轉化為電能的裝置，燃料電池中，通入燃料的電極是負極、通入氧化劑的電極是正極，所以通入氫氣的電極是負極，通入氧氣的電極是正極，電子從負極沿導線流向正極，則電子流向由a到b，故答案為：由a到b；

（2）堿性條件下，氫氣失電子和氫氧根離子反應生成水，電極反應式為：H2+2OH--2e-=2H2O，故答案為：H2+2OH--2e-=2H2O；

（3）反應物接觸面積越大，其反應速率越快，在電極表面鍍鉑粉，增大電極單位面積吸附氫氣、氧氣分子數，加快反應速率，同時也增大了Pt的利用率以降低成本，故答案為：大電極單位面積吸附氫氣、氧氣分子數，加快反應速率，同時也增大了Pt的利用率以降低成本；

（4）①Li從零價升至+1價，作還原劑，H2O的H從+1降至H2中的零價，作氧化劑，故答案為：Li；H2O；②由反應Ⅰ，當吸收10mol H2時，則生成20mol LiH，V===197.5×10-3L，==8.82×10-4，故答案為：8.82×10-4；③20molLiH可生成20molH2，實際參加反應的H2為20mol×80%=16mol，1molH2轉化成1molH2O，轉移2mol電子，所以16molH2可轉移32mol的電子，故答案為：32mol。