Question

【題目】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，請回答：

（1）氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是______，在導(dǎo)線中電子流動方向?yàn)?/span>___________（用a、b 表示）。

（2）負(fù)極反應(yīng)式為________。

（3）電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)?/span>___________________________。

（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，大量安全儲氫是關(guān)鍵技術(shù)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(yīng)Ⅰ中的還原劑是_____，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是_____。

②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________。

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___________mol。

Answer 1

【答案】由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/span> 由a到b 2H2+4OH—4e-=4H2O（或H2+2OH—2e-=2H2O） 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 Li H2O 或8.71×10-4 32

【解析】

(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)化合價(jià)的變化判斷；

②設(shè)LiH體積體積為vL，算出質(zhì)量和物質(zhì)的量，求出氣體的體積；

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。

(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，

因此，本題正確答案是：由化學(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2H2+4OH—4e-=4H2O（或H2+2OH—2e-=2H2O），

因此，本題正確答案是：2H2+4OH—4e-=4H2O（或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，

因此，本題正確答案是：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) ①2Li+H22LIH，該反應(yīng)中鋰失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以鋰是還原劑；LiH+H2O=LiOH+H2↑，該反應(yīng)中H2O得電子生成氫氣，發(fā)生還原反應(yīng)，所以H2O是氧化劑，

因此，本題正確答案是：Li；H2O；

②I.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。

故答案是：1/1148或8.71×10-4；

③20mol LiH可生成20mol H2，實(shí)際參加反應(yīng)的H2為20×80%=16mol，1molH2轉(zhuǎn)化成1molH2O，轉(zhuǎn)移2mol電子，所以16molH2可轉(zhuǎn)移32mol的電子，

因此，本題正確答案是：32。