Question

【題目】氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩定。請回答：

（1）氫氧燃料電池的能量轉化的主要形式是由_____________，

在導線中電子流動方向為__________(用a、b表示)。

（2）負極反應式為____________________________。

（3）電極表面鍍鉑粉的原因是___________________________。

（4）該電池工作時，H2和O2連續由外部供給，電池可連續不斷

提供電能。因此，大量安全儲氫是關鍵技術之一。金屬鋰是一種

重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：

Ⅰ 2Li＋H22LiH Ⅱ LiH＋H2O===LiOH＋H2↑

①反應Ⅰ中的還原劑是__________，反應Ⅱ中的氧化劑是________。（均填化學式）

②已知LiH固體密度為0.82 g/cm3，用鋰吸收224 L(標準狀況)H2，則被吸收的H2體積與生成的LiH體積比為______________。

③由②生成的LiH與H2O作用，放出的H2用作電池燃料，若能量轉化率為80%，則導線中通過電子的物質的量為________mol。

Answer 1

【答案】（1）化學能轉變為電能（1分）由a到b（1分）

（2）2H2＋4OH－－4e－=4H2O(或H2＋2OH－－2e－=2H2O)（2分）

（3）增大電極單位面積吸附H2、O2分子數，加快電極反應速率（2分）

（4）①Li（1分）H2O（1分）②1148∶1（2分）③32（2分）

【解析】

試題分析：（1）氫氧燃料電池的能量轉化的主要形式是由化學能轉變為電能；氫氣在負極通入，氫氣發生失去電子的氧化反應，氧氣在正極通入，氧氣發生得到電子的還原反應，因此在導線中電子流動方向為由a到b。

（2）負極是氫氣失去電子，由于電解質溶液顯堿性，則負極反應式為H2＋2OH－－2e－=2H2O。

（3）電極表面鍍鉑粉的原因是增大電極單位面積吸附H2、O2分子數，加快電極反應速率。

（4）①反應Ⅰ中鋰元素的化合價從0價升高到＋1價，因此還原劑是Li；反應Ⅱ中水中氫元素的化合價從＋1價降低到0價，得到電子，則氧化劑是H2O。

②標準狀況下224L氫氣的物質的量是10mol，生成20mol，LiH的質量是160g，因此被吸收的H2體積與生成的LiH體積比為。

③根據方程式可知20molLiH生成20mol氫氣，則導線中通過電子的物質的量為20mol×2×0.8＝32mol。