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)氢氧燃料电池的在导线中电流的方向为由____(用a、b表示)。

(2)负极反应式为___。

(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+H₂=2LiH 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·cm^-3，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b到a 2H2+4OH--4e-=4H2O或H2+2OH--2e-=2H2O Li H2O 8.71×10-4 32

【解析】

氢氧燃料电池中，氢气被氧化，所以通入氢气的一极为负极，通入氧气的一极为正极。

(1)燃料电池中氢气失去电子被氧化，为负极；氧气获得电子为负极，为正极，电流由正极经导线流向负极，即由b到a；

(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；

(3)①反应2Li+H22LiH，氢化锂中Li的化合价为+1，则反应中锂失电子发生氧化反应，锂是还原剂；Ⅱ：LiH+H2O=LiOH+H2↑，该反应中H2O得电子生成氢气，发生还原反应，H2O是氧化剂；

②根据化学反应方程式Ⅰ可知2n(H2)=n(LiH)，224 LH2的物质的量为10mol，则生成的LiH为20mol，其质量为20mol×(7＋1)g/mol=160g，，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为195cm3：224L≈8.71×10－4；

③根据方程式Ⅱ可知20molLiH可以生成20molH2，实际参加反应的H2为20mol×80%=16mol，1molH2转化为1molH2O，转移2mol电子，所以16molH2可转移32mol的电子。