Question

氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置．
如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質(zhì)穩(wěn)定，請回答：（圖中左面為a 右面為b  底下為KOH溶液  通入氣體為H₂和O₂）
（1）氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是

 

，在導線中電子流動方向為

 

（用a、b 表示）．
（2）負極反應式為

 

．
（3）電極表面鍍鉑粉的原因為

 

．
（4）該電池工作時，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，大量安全儲氫是關鍵技術之一．金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：
Ⅰ.2Li+H₂

△   .

2LIH
Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑
①應Ⅰ中的還原劑是

 

，反應Ⅱ中的氧化劑是

 

．
②已知LiH固體密度為0.82g/cm³．用鋰吸收224L（標準狀況）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%，則導線中通過電子的物質(zhì)的量為

 

mol．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）根據(jù)原電池的定義分析；根據(jù)得失電子判斷；
（2）根據(jù)得失電子寫出電極反應式；
（3）根據(jù)外界條件對化學反應速率的影響因素分析；
（4）①根據(jù)化合價的變化判斷；
②設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)實際參加反應的氫氣以及電極反應式計算．

解答： 解：（1）該裝置把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�，所以是原電池；發(fā)生反應時，氫氣失電子，氧氣的電子，所以電子的流動方向是由由a到b．
故答案為：由化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽挥蒩到b．
（2）負極上氫氣失電子和氫氧根離子生成水，所以電極反應式為 H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．
故答案為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．
（3）該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，增大了電極單位面積吸附H₂、O₂分子數(shù)，相當于增大反應物的濃度，所以加快電極反應速率．
故答案為：增大電極單位面積吸附H₂、O₂分子數(shù)，加快電極反應速率．
（4）①2Li+H₂

△   .

2LiH，該反應中鋰失電子發(fā)生氧化反應，所以鋰是還原劑；LiH+H₂O=LiOH+H₂↑，該反應中H₂O得電子生成氫氣，發(fā)生還原反應，所以H₂O是氧化劑，故答案為：Li；H₂O；
②設LiH體積為vL，物質(zhì)的量為n=

0.82×1000v

8

（mol），根據(jù)反應方程式，2n（H₂）=n（LiH），故

0.82×1000v

8

（mol）=2×

224L

22.4L/mol

=20mol，v=

160

820

L；
生成的LiH體積與被吸收的H₂體積比為

160

820

L：224L=1：1148；
故答案是：1：1148；
③20molLiH可生成20molH₂，實際參加反應的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：32．

點評：本題考查化學電源的工作原理及有關計算，題目難度較大，注意原電池電極反應式的書寫以及從電子守恒的角度計算．