Question

【题目】氢能是一种新型能源，氢氧燃料电池的能量转化效率高。某学习小组设计如图A所示的氢氧燃料电池装置，电流由石墨极(C极)经外电路流向铂极(Pt极)。

请回答下列问题:

(1)向图A装置中充入氢气的一极是____(填“铂极”或“石墨极”)，电子流向是________

(2)A装置在能量转化过程中，负极的电极反应式为________

(3)若A装置消耗11.2L氧气(标准状况)，理论上有____molH+从交换膜________侧向________侧迁移(填“左”或“右”)。

(4)某金属合金是优质储氢材料，金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)具有广泛应用价值。如图B以KOH为电解质，电池反应为NiOOH+MHNi(OH)2+M。在放电时正极的电极反应式为________。

Answer 1

【答案】铂极 由铂极流出经外电路流向石墨极 H2-2e－=2H+ 2 左 右 NiOOH+e－+H2O=Ni(OH)2+OH-

【解析】

装置A为燃料电池，燃料电池中，通入燃料的一极为负极，通入空气或氧气的一极为正极，则氢氧燃料电池中，通入燃料氢气的一极为负极，电极反应为：H2-2e－=2H+，通入氧气的一极为正极，电极反应为：O2+4e-+4H+=2H2O，原电池中，电流由正极流向负极，电子的流向与电流方向相反，据此分析解答；

装置B为金属氢化物镍电池(MH-Ni电池)，根据电池总反应电池反应为NiOOH+MHNi(OH)2+M，放电时，正极得电子，发生还原反应，据此分析解答。

(1)根据分析，氢氧燃料电池中，通入燃料氢气的一极为负极，原电池中，电流由正极流向负极，已知电流由石墨极(C极)经外电路流向铂极(Pt极)，则石墨极(C极)为正极，铂极(Pt极)负极，则A中充入氢气的一极是铂极，电子流向与电流的方向相反，则电流是由铂极流出经外电路流向石墨极；

(2)因为电解质为硫酸，所以，A装置在能量转化过程中，负极的电极反应式为H2-2e－=2H+；

(3)根据电极反应：O2+4e-+4H+=2H2O、H2-2e－=2H+，消耗1mol即标况下22.4L氧气，转移4mol电子，产生4molH+，则A装置消耗11.2L氧气(标准状况)，理论上负有2molH+产生，而正极消耗2molH+，并且使用的是质子交换膜，则有2molH+从交换膜左侧向右侧迁移；

(4)原电池放电时，正极得电子，发生还原反应，根据电池总反应电池反应为NiOOH+MHNi(OH)2+M可知，Ni元素由+4价变为+2价，得电子被还原，则正极的电极反应式为NiOOH+e－+H2O=Ni(OH)2+OH-。