Question

【题目】氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为该电池的工作原理示意图，该电池的电极表面镀一层细小的铂粉，吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：

（1）氢氧燃料电池放电时能量转化形式主要是__________，在导线中电子流动方向为________(用a.b表示)。

（2）负极反应式为__________________。

（3）电极表面镀铂粉的原因为__________________。

（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.Li＋H22LiH

Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑

①反应Ⅰ中的还原剂是________，反应Ⅱ中的氧化剂是____________。

②知LiH固体的密度为0.82 g/cm3。用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为________。

③将由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________mol。

Answer 1

【答案】（14分，除标明外，每空2分）

（1）由化学能转变为电能 由a到b(表达形式合理均可)

（2）2H2＋4OH－－4e－===4H2O或H2＋2OH－－2e－===2H2O

（3）增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率

（4）①Li（1分） H2O（1分） ②8.71×10－4∶1 ③32

【解析】（1）原电池是把化学能转化成电能的装置。电池总反应式为2H2＋O2===2H2O，其中H元素从0价升至＋1价，失去电子，即电子在导线中从a流向b。（2）负极为失去电子的一极，即H2失电子生成H＋，由于溶液是呈碱性的，故负极反应式为H2＋2OH－－2e－===2H2O。（3）电极表面镀铂粉可增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，可以加快反应速率。（4）①反应Ⅰ中Li元素从0价升至＋1价，故Li作还原剂。反应Ⅱ中H2O中的H元素从＋1价降至H2中的0价，故H2O作氧化剂。②由反应I可知，当锂吸收10 mol H2时，则生成20 mol LiH，V(LiH)＝×10－3 L＝1.951×10－1 L，则＝＝8.71×10－4。③20 mol LiH可生成20 mol H2则实际参加反应的H2为20 mol×80%＝16 mol，因1 mol H2转化成1 mol H2O的过程中转移2 mol电子，所以16 mol H2在反应中可转移32 mol电子。