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．圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，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)?!--BA-->

 

（用a、b表示）．
（2）負(fù)極反應(yīng)式為

 

．
（3）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．2Li+H₂

△   .

2LiH
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

 

．

Answer 1

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；
（3）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）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，所以電子由a到b，故答案為：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；由a到b；
（2）燃料電池中，通入燃料氫氣的電極是負(fù)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O或H₂+2OH^--2e^-═2H₂O，
故答案為：2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O或H₂+2OH^--2e^-═2H₂O；
（3）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：Li；H₂O；
②由反應(yīng)I，當(dāng)吸收10molH₂時(shí)，則生成20molLiH，V=

m

ρ

=

20×7.9g

0.82×103L

=197.5×10^-3L，

V(LiH)

V(H2)

=

197.5×10-3L

224L

=8.82×10^-4，故答案為：8.82×10^-4；
③20molLiH可生成20molH₂，實(shí)際參加反應(yīng)的H₂為20mol×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，故答案為：32mol．

點(diǎn)評(píng)：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．