Question

氢气是未来最理想的能源，科学家最近研制出利用太阳能产生激光，并在二氧化钛（TiO₂）表面作用使海水分解得到氢气的新技术2H₂O

激光  .

TiO2

2H₂↑+O₂↑．制得的氢气可用于燃料电池．试完成下列问题：
（1）太阳光分解海水时，实现了从

 

能转化为

 

能，二氧化钛作

 

．生成的氢气，用于燃料电池时，实现

 

能转化为

 

能．分解海水的反应属于

 

反应（填“放热”或“吸热”）．
（2）氢氧燃料电池（如图）已用于航天飞机．以30% KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应为：a极：2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O    b极：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，则a极是电池的

 

极，电子从该极

 

（填“流入”或“流出”）；电池总反应为

 

．氢氧燃料电池的能量转化率

 

（填“能”或“不能”）达100%．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）太阳光分解海水时，太阳能转化为化学能，二氧化钛做催化剂；燃料电池是将化学能转变为电能的装置；水的分解为吸热反应；
（2）氢氧燃料电池是将化学能转变为电能的装置，工作时，通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为电池的正极，发生还原反应，电池总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致，氢氧燃料电池的能量转化率达不到100%．

解答： 解：（1）太阳光分解海水时，太阳能转化为化学能，水难以分解，在二氧化钛（TiO2）表面作用使海水分解得到氢气，并用激光提供能量，则说明二氧化钛起到催化剂的作用，燃料电池是将化学能转变为电能的装置，水分解时，水分子中的H-O断裂生成氧原子和氢原子，该反应吸热．
故答案为：太阳，化学，催化剂，化学，电，吸热；
（2）在氢氧燃料电池中，通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，在碱性环境下，电极反应为：H₂+2OH^--2e-=2H₂O，正极上是氧气发生得电子的还原反应，在碱性环境下，电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，电子从负极流向正极；电池总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致，供电时的总反应为2H₂+O₂═2H₂O；燃料电池能量转化率高，但是达不到100%；
故答案为：负；流出；2H₂+O₂=2H₂O；不能．

点评：本题考查了能量的转化形式、原电池的组成以及工作原理，题目难度不大，注意电极反应式以及总反应的书写是关键．