Question

氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖，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_________________，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.         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____________。

②LiH中Li⁺與H^-的半徑大小關(guān)系為        

③用鋰吸收224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H₂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

（共9分）(1)有化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?分）   由 a  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 和O₂ 的分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率（1分）

（4）① Li （1分）  H₂O（1分）   ② Li⁺＜H^-     ③ 32（2分）

解析:本題考查電化學(xué)知識(shí)。

（1）原電池的實(shí)質(zhì)為化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。總反應(yīng)為2H₂ + O₂ =2H₂O，其中H₂從零價(jià)升至+1價(jià)，失去電子，即電子從a流向b。

（2）負(fù)極為失去電子的一極，即H₂失電子生成H^＋，由于溶液是堿性的，故電極反應(yīng)式左右應(yīng)各加上OH^－。

（3）鉑粉的接觸面積大，可以加快反應(yīng)速率。

（4）I.Li從零價(jià)升至+1價(jià)，作還原劑。II.H₂O的H從+1降至H₂中的零價(jià)，作氧化劑。由反應(yīng)I，當(dāng)吸收10molH₂時(shí)，則生成20molLiH，V=m/ρ=20×7.9/0.82 ×10^-3L=192.68×10^-3L。V(LiH)/v(H₂)= 192.68×10^-3L/224L=8.71×10^-4。20mol LiH可生成20mol H₂，實(shí)際參加反應(yīng)的H₂為20×80%=1.6mol，1molH₂轉(zhuǎn)化成1molH₂O，轉(zhuǎn)移2mol電子，所以1.6molH₂可轉(zhuǎn)移3.2mol的電子