Question

2．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置．如图为电池示意图，该电池电极表面镀了一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定．请回答：
（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是化学能转化为电能，在导线中电子流动方向为由a到b（用a、b 表示）．
（2）负极反应式为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．
（3）电极表面镀铂粉的原因为增大电极单位面积吸附氢气、氧气分子数，加快电极反应速率．
（4）该电池工作时，H₂和O₂连续由外部供给，电池可连续不断提供电能．因此，大量安全储氢是关键技术之一．金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：Ⅰ.2Li+H₂ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LiH
Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑
①反应Ⅰ中的还原剂是Li，反应Ⅱ中的氧化剂是H₂O．
②用锂吸收224L（标准状况）H₂，再由生成的LiH与H₂O作用放出的H₂用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为32mol．

Answer 1

分析 （1）原电池主要是将化学键转化为电能；氢气失去电子，为负极，氧气获得电子，为正极，电子由负极通过导线移向正极；
（2）负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水；
（3）反应物接触面积越大，反应速率越大；
（4）根据化合价的变化判断氧化剂和还原剂，根据氢气和转移电子之间的关系式计算．

解答 解：（1）原电池主要是将化学键转化为电能，燃料电池是原电池，是将化学能转化为电能的装置；氢气失去电子，为负极，氧气获得电子，为正极，电子由负极通过导线移向正极，即由a到b，
故答案为：化学能转化为电能；由a到b；
（2）负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）反应物接触面积越大，反应速率越大，镀铂粉增大电极单位面积吸附氢气、氧气分子数，加快电极反应速率，故答案为：增大电极单位面积吸附氢气、氧气分子数，加快电极反应速率；
（4）①2Li+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LIH中锂失电子作还原剂，Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑中水得电子作氧化剂，故答案为：Li；H₂O；
②氢气的物质的量=$\frac{224L}{22.4L/mol}$=10mol，当吸收10molH₂时，则生成20molLiH，20molLiH可生成20mol H₂，实际参加反应的H₂为20mol×80%=16mol，1molH₂转化成1molH₂O，转移2mol电子，所以16molH₂可转移32mol的电子，故答案为：32．

点评 本题考查化学电源的工作原理及有关计算，题目难度较大，注意原电池电极反应式的书写以及从电子守恒的角度计算．