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。下圖為電池示意圖，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主要形式是 ，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：w.w.w..c.o.mⅠ．2Li＋H22LiH Ⅱ．LiH＋H2O＝LiOH＋H2↑

①反應Ⅱ中的氧化劑是 。

②已知LiH固體密度為0.82g/cm3。用鋰吸收224L（標準狀況）H2，生成的LiH體積與被吸收的H2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）由化學能轉化為電能；a→b

（2）2H2＋4OH－－4e－＝4H2O或H2＋2OH－－2e－＝2H2O

（3）增大電極單位面積吸附H2、O2分子數，加快電極反應速率

（4）①H2O ②或8.71×10-4 ③32

【解析】

試題分析：（1）燃料電池中，化學能轉化為電能，通入燃料的電極是負極、通入氧化劑的電極是正極，所以通入氫氣的電極是負極，通入氧氣的電極是正極，電子從負極沿導線流向正極，則電子流向由a到b；

（2）堿性條件下，氫氣失電子和氫氧根離子反應生成水，電極反應式為H2＋2OH－－2e－＝2H2O；

（3）反應物接觸面積越大，其反應速率越快，在電極表面鍍鉑粉，增大電極單位面積吸附氫氣、氧氣分子數，加快反應速率，同時也增大了Pt的利用率以降低成本；

（4）①水中氫元素的化合價從+1價降低到0價，得到電子，水是氧化劑。LiH中H元素化合價從-1價升高到0價，失去電子，LiH是還原劑。

②根據2Li＋H22LiH可知生成LiH的質量＝，LiH的體積＝160g÷0.82g/cm3＝195.12cm3，氫氣體積＝224L＝224000cm3，所以生成的LiH體積與被吸收的H2體積比＝195.12：224000＝；

③由2Li＋H22LiH、LiH＋H2O＝LiOH＋H2↑得若能量轉化率為80%，則轉化的氫氣物質的量＝224L×80%/22.4L/mol＝8mol，最終生成氫氣的物質的量是16mol，則轉移電子的物質的量＝16mol×2＝32mol。