Question

16．氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置．下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：
（1）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，加快反应速率，同时也增大了Pt的利用率以降低成本．
（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{\;\;△\;\;}}{\;}$2LiHⅡ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑
①反应Ⅰ中的还原剂是Li，反应Ⅱ中的氧化剂是H₂O．
②已知LiH固体密度为0.82g/cm³．用锂吸收224L（标准状况）H₂，生成的LiH体积与被吸收的H₂体积比为$\frac{1}{1120}$．
③由②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）燃料电池中，通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，电子从负极沿导线流向正极；
（2）碱性条件下，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，其反应速率越快；
（4）①反应值失电子的物质是还原剂，得电子的物质是氧化剂；
②根据氢气体积计算LiH的质量，再根据V=$\frac{m}{ρ}$计算LiH的体积；
③根据氢气中转移电子之间的关系式计算

解答 解：（1）通入燃料的电极是负极、通入氧化剂的电极是正极，所以通入氢气的电极是负极，通入氧气的电极是正极，电子从负极沿导线流向正极，则电子流向由a到b，
故答案为：由a到b；
（2）碱性条件下，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，其反应速率越快，在电极表面镀铂粉，增大电极单位面积吸附氢气、氧气分子数，加快反应速率，同时也增大了Pt的利用率以降低成本，故答案为：增大电极单位面积吸附氢气、氧气分子数，加快反应速率，同时也增大了Pt的利用率以降低成本；
（4）①2Li+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LiH反应中Li失电子作还原剂，反应II中H₂O得电子作氧化剂；
故答案为：Li；H₂O；
②根据2Li+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LiH得生成LiH的质量=$\frac{224L}{22.4L/mol}$×2×8g/mol=160g，LiH的体积=$\frac{160g}{0.8g/c{m}^{3}}$=200cm³，氢气体积=224L=224000cm³，所以生成的LiH体积与被吸收的H₂体积比=200cm³：224000cm³=$\frac{1}{1120}$；
故答案为：$\frac{1}{1120}$；
③由2Li+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LiH、LiH+H₂O=LiOH+H₂↑得若能量转化率为80%，则转化的氢气物质的量=$\frac{224L×80%}{22.4L/mol}$=8mol，最终生成氢气的物质的量是16mol氢气，则转移电子的物质的量=16mol×2=32mol，
故答案为：32mol．

点评 本题考查了原电池原理、氧化还原反应，涉及电极反应式的书写、电子流向的判断等知识点，根据得失电子确定正负极，再结合正负极上发生的反应来分析解答，题目综合性较强，难度中等，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．