Question

燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为氢氧燃料电池示意图，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）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是             ，在导线中电子流动方向为            (用a、b 表示)。

（2）负极反应式为             ，正极反应式为              ；

（3）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＋H₂2LiH       Ⅱ．LiH＋H₂OLiOH＋H₂↑

反应Ⅰ中的还原剂是             ，反应Ⅱ中的氧化剂是                ；

（4）如果该电池是甲烷-氧气燃料电池，负极反应式为                   ；

（5）如果该电池是肼(N₂H₄)-氧气燃料电池，负极反应式为                  。

Answer

（1）由化学能转变为电能 由a到b

（2）2H2－4e－＋4OH－＝4H2O，O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

（3）Li H2O

（4）CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O

（5）N2H4－4e－＋4OH－＝N2↑＋4H2O

【解析】

试题分析：

（1）氢氧燃料电池属于原电池，所以是将化学能转化为电能的装置，该电池中，通入氢气的电极为负极、通入氧气的电极为正极，负极上失电子发生氧化反应、正极上得电子发生还原反应，所以电子从a电极流向b电极；

（2）负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应为2H2－4e－＋4OH－＝4H2O；正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－；

（3）①2Li+H22LiH，该反应中锂失电子发生氧化反应，所以锂是还原剂；LiH+H2O=LiOH+H2↑，该反应中H2O得电子生成氢气，发生还原反应，所以H2O是氧化剂；

（4）甲烷-氧气燃料电池，通入甲烷的电极为负极，负极反应式CH4－8e－＋10OH－＝CO32－＋7H2O；

（5）肼(N2H4)-氧气燃料电池，通入肼(N2H4)的电极为负极，负极反应式N2H4－4e－＋4OH－＝N2↑＋4H2O

考点：考查了原电池工作原理

【名师点晴】写电极反应式要注意结合电解质溶液书写，如果电解质溶液不同，虽然原料相同，电极反应式也不同，如氢氧燃料电池，当电解质为酸溶液里，正极电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O；当电解质为碱溶液时，负极电极反应式H2-2e-+2OH-=2H2O，正极电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；当电解质为熔融状态时，正极电极反应为为O2+4e-=2O2-；可见搞清楚电解质环境对电极反应式书写影响很大。