Question

美國阿波羅宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電源，其構(gòu)造如下圖所示：a、b兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙中逸出，并在電極表面放電。

（1）a是    極，b是    極。電極反應(yīng)式分別為_________________、__________________。

（2）飛船上宇航員的生活用水由燃料電池提供。已知這種電池發(fā)1度電時能生成350 g水，試計算能量的轉(zhuǎn)化率。[2H₂（g）+O₂(g)====2H₂O(l)；ΔH=-572 kJ·mol^-1]

（3）這種電池的輸出電壓為1.2 V。要使標有1.2 V、1.5 W小燈泡連續(xù)發(fā)光1 h，則消耗標準狀況下的H₂的體積是________L。

Answer 1

（1）負    正  O₂+2H₂O+4e^-====4OH^-  2H₂+4OH^--4e^-====4H₂O

(2)生成350 g水共釋放化學(xué)能Q₁=×572 kJ=5 561 kJ，發(fā)1度電獲電能Q₂=1 kW×3 600 s=3 600 kJ，轉(zhuǎn)化率η=×100%=×100%=64.7%。

(3)燈泡耗用電能Q=1.5 W×3 600 s=5.4 kJ，需H₂的物質(zhì)的量

n(H₂)==0.029 mol

則V(H₂)=0.029 mol×22.4 L·mol^-1=0.65 L

解析：由圖示可知，參與電極反應(yīng)的是H₂和O₂，生成的是H₂O，故在反應(yīng)中H₂失去電子被氧化，a為負極；O₂得到電子被還原，b為正極。