Question

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）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________。

（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.2Li+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________。

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___________mol。

Answer

由化学能转变为电能 由a到b 2H2+4OH—4e-=4H2O（或H2+2OH—2e-=2H2O） 增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率 Li H2O 或8.71×10-4 32

【解析】

(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)①根据化合价的变化判断；

②设LiH体积体积为vL，算出质量和物质的量，求出气体的体积；

③根据实际参加反应的氢气以及电极反应式计算。

(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，

因此，本题正确答案是：由化学能转化为电能；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 2H2+4OH—4e-=4H2O（或H2+2OH—2e-=2H2O），

因此，本题正确答案是：2H2+4OH—4e-=4H2O（或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，

因此，本题正确答案是：增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率；

(4) 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，

因此，本题正确答案是：Li；H2O；

②I.Li从零价升至+1价，作还原剂。II.H2O的H从+1降至H2中的零价，作氧化剂。由反应I，当吸收10molH2时，则生成20molLiH，V=m/ρ=20×7.9/0.82 ×10-3L=192.68×10-3L。V(LiH)/v(H2)= 192.68×10-3L/224L=8.71×10-4。

故答案是：1/1148或8.71×10-4；

③20mol LiH可生成20mol H2，实际参加反应的H2为20×80%=16mol，1molH2转化成1molH2O，转移2mol电子，所以16molH2可转移32mol的电子，

因此，本题正确答案是：32。