Question

12．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)化的主要形式是由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�，在�?dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)閍到b（填“a到b”或“b到a”）．
（2）負(fù)極反應(yīng)式為2H₂+4OH^--4e^--→4H₂O或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）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：
2Li+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LiHⅡ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑
①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8.82×10^-4．
②由①生成的LiH與H₂O作用，放出的H₂用作電池燃料，若燃料利用率為80%，則導(dǎo)線中通過電子的物質(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）①根據(jù)反應(yīng)的電極方程式計(jì)算；
②根據(jù)實(shí)際參加反應(yīng)的氫氣以及電極反應(yīng)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）①由反應(yīng)I，當(dāng)吸收10molH₂時(shí)，則生成20molLiH，V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{20×7.9g}{0.8×1{0}^{3}g/L}$=197.5×10^-3L．$\frac{V（LiH）}{V（{H}_{2}）}$=$\frac{197.5×1{0}^{-3}L}{224L}$=8.82×10^-4，
故答案為：8.82×10^-4；
②20mol LiH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)平衡計(jì)算、原電池原理，為高頻考點(diǎn)，原電池中難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫，注意：（4）題轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為氫氣作燃料電池時(shí)轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量，而不是生成氫氣轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量，為易錯(cuò)點(diǎn)．