Question

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

由化学能转变为电能 由a到b(表达形式合理均可) 2H2＋4OH－－4e－===4H2O或H2＋2OH－－2e－===2H2O 增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数，加快电极反应速率 Li H2O 8.71×10－4∶1 32

【解析】

（1）根据原电池的定义分析；根据得失电子判断；

（2）根据得失电子写出电极反应式；

（3）根据外界条件对化学反应速率的影响因素分析；

（4）①根据化合价的变化判断；

②求出氢气的量，根据反应计算出LiH的量，根据V=计算出体积，然后计算出生成的LiH体积与被吸收的H2体积比；

③根据实际参加反应的氢气以及电极反应式计算。

（1）该装置是把化学物质中的能力转化为电能，所以是化学能转变为电能；在原电池中，负极上失电子，正极上得电子，电子的流向是从负极流向正极，所以是由a到b；

（2）该反应中负极上氢气失电子生成氢离子而被氧化，所以电极反应式为H2+2OH--2e-═2H2O或2H2+4OH--4e-═4H2O；

（3）电极表面镀铂粉，增大了电极单位面积吸附H2、O2的分子数，使反应物的浓度增大，反应物浓度增大，反应速率加快；

（4）①Ⅰ．2Li＋H22LiH中锂失电子作还原剂，Ⅱ．LiH+H2O═LiOH+H2↑中水得电子作氧化剂；

②氢气的物质的量==10mol，当吸收10molH2时，则生成20molLiH，生成LiH的体积为=0.195L，故生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为=8.71×10－4∶1；

③氢气的物质的量=10mol，当吸收10molH2时，则生成20molLiH，20molLiH可生成20molH2，实际参加反应的H2为20mol×80%=16mol，1molH2转化成1molH2O，转移2mol电子，所以16molH2可转移32mol的电子。