Question

如圖為氫氧燃料電池電池示意圖，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)化主要形式是

 

，在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)?div id="ipzggj8" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

（用a、b表示）．
（2）正極反應(yīng)式為

 

（3）電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)?div id="8hhizho" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）燃料電池的工作原理屬于原電池原理，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，原電池中，電流從正極流向負(fù)極，電子流向和電流流向相反；
（2）燃料電池中，通入燃料的電極是負(fù)極，通氧氣的電極是正極，正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
（3）根據(jù)“電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，吸附氣體的 能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定”來(lái)回答；
（4）鐵上鍍銅，則Cu為陽(yáng)極，Cu電極與電源正極相連，陽(yáng)極上是活潑金屬電極本身失去電子，根據(jù)電子守恒計(jì)算消耗氫氣的體積即可；
（5）原電池的正極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，據(jù)此書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)．

解答： 解：（1）該題目中，氫氧燃料電池的工作原理屬于原電池原理，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，在原電池中，電流從正極流向負(fù)極，而通入燃料氫氣的電極是負(fù)極，通氧氣的電極是正極，所以電子從a到b，故答案為：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；從a到b；
（2）燃料電池中，通入燃料氫氣的電極是負(fù)極，通氧氣的電極是正極，正極上的電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）根據(jù)題目信息：“電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，吸附氣體的 能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定”，可知電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)樵龃髿怏w的吸附面積，保證氣體充分參與電極反應(yīng)，故答案為：增大氣體的吸附面積，保證氣體充分參與電極反應(yīng)．
（4）該氫氧燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液）在II中實(shí)現(xiàn)鐵上鍍銅，則Cu為陽(yáng)極，Cu電極與電源正極b相連，所以b極上通的是氧氣，陽(yáng)極Cu電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是Cu-2e-=Cu²⁺，銅棒質(zhì)量減少12.8g即0.2mol時(shí)，轉(zhuǎn)移電子是0.4mol，根據(jù)燃料電池的負(fù)極反應(yīng)：2H₂+4OH^-=4H₂O+4e^-，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.4mol電子時(shí)，
消耗氫氣0.2mol，
消耗氫氣的體積（折合到標(biāo)況下）是4.48L，以惰性電極為電極材料，電解時(shí)總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CuCl₂

通電  .

Cu+Cl₂↑，
故答案為：O₂；Cu-2e-=Cu²⁺；4.48L；CuCl₂

通電  .

Cu+Cl₂↑；
（5）正極上氮?dú)獾秒娮雍蜌潆x子反應(yīng)生成銨根離子，即電極反應(yīng)為N₂+8H⁺+6e^-═2NH₄⁺，故答案為：N₂+8H⁺+6e^-═2NH₄⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查有關(guān)燃料電池的工作原理和規(guī)律知識(shí)，注意原電池的電極反應(yīng)和總反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)規(guī)律以及電子守恒思想在解題中的應(yīng)用，難度不大．