Question

氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發電裝置．圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，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）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+H₂

△   .

2LiH
Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑
①反應Ⅰ中的還原劑是

 

，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

 

．

Answer 1

分析：（1）燃料電池的工作原理屬于原電池原理，是化學能轉化為電能的裝置，原電池中，電流從正極流向負極，電子流向和電流流向相反；
（2）燃料電池中，通入燃料的電極是負極，通氧氣的電極是正極；
（3）①從化合價的變化的角度分析；
②根據反應的電極方程式計算；
③根據實際參加反應的氫氣以及電極反應式計算．

解答：解：（1）該題目中，氫氧燃料電池的工作原理屬于原電池原理，是將化學能轉化為電能的裝置，在原電池中，電流從正極流向負極，而通入燃料氫氣的電極是負極，通氧氣的電極是正極，所以電子由a到b，故答案為：化學能轉化為電能；由a到b；
（2）燃料電池中，通入燃料氫氣的電極是負極，發生失電子的氧化反應，即2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O或H₂+2OH^--2e^-═2H₂O，
故答案為：2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O或H₂+2OH^--2e^-═2H₂O；
（3）①Li從零價升至+1價，作還原劑，H₂O的H從+1降至H₂中的零價，作氧化劑，故答案為：Li；H₂O；
②由反應I，當吸收10molH₂時，則生成20molLiH，V=

m

ρ

=

20×7.9g

0.82×103L

=197.5×10^-3L，

V(LiH)

V(H2)

=

197.5×10-3L

224L

=8.82×10^-4，故答案為：8.82×10^-4；
③20molLiH可生成20molH₂，實際參加反應的H₂為20mol×80%=16mol，1molH₂轉化成1molH₂O，轉移2mol電子，所以16molH₂可轉移32mol的電子，故答案為：32mol．

點評：本題考查化學電源的工作原理及有關計算，題目難度較大，注意原電池電極反應式的書寫以及從電子守恒的角度計算．