Question

13．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．請回答：
（1）負(fù)極反應(yīng)式為2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O；正極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-．
（2）該電池工作時(shí)，H₂和O₂連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷地提供電能．因此，大量安全儲氫是關(guān)鍵技術(shù)之一．
金屬鋰是一種重要的儲氫材料，其吸氫和放氫原理如下：
Ⅰ.2Li+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LiH
Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑
①反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是H₂O；
②已知LiH固體密度為0.80g•cm^-3，用鋰吸收112L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）H₂，生成的LiH體積與被吸收的H₂體積比為8.93×10^-4（可用分?jǐn)?shù)表示或用a×10^-b表示，a保留兩位小數(shù)）；
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)線中通過電子的物質(zhì)的量為16mol．

Answer 1

分析 （1）通入氫氣的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，通入氧氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）①從化合價(jià)的變化的角度分析；
②根據(jù)反應(yīng)的電極方程式計(jì)算；
③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）通入氫氣的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，通入氧氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，堿性溶液中負(fù)極反應(yīng)為2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，正極反應(yīng)為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
故答案為：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（2）①Li從零價(jià)升至+1價(jià)，作還原劑，H₂O的H從+1降至H₂中的零價(jià)，作氧化劑，故答案為：H₂O；
②由反應(yīng)I，吸收112L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）H₂，即5molH₂時(shí)，則生成10molLiH，V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{10mol×8g/mol}{0.8×1{0}^{3}g/L}$=0.1L，
$\frac{V（LiH）}{V（{H}_{2}）}$=$\frac{0.1L}{112L}$=8.93×10^-4，
故答案為：8.93×10^-4；
③10mol LiH可生成10mol H₂，實(shí)際參加反應(yīng)的H₂為10mol×80%=8mol，1molH₂轉(zhuǎn)化成1molH₂O，轉(zhuǎn)移2mol電子，所以8molH₂可轉(zhuǎn)移16mol的電子，
故答案為：16．

點(diǎn)評 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)式的書寫以及從電子守恒的角度計(jì)算．