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)負極反應式為__________________________；正極反應式為___________________________；

(2)該電池工作時，H2和O2連續由外部供給，電池可連續不斷地提供電能。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，其吸氫和放氫原理如下：

Ⅰ．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0.80g·cm-3，用鋰吸收112L(標準狀況下)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為_______________(可用分數表示或用a×10-b表示，a保留兩位小數);

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60%，則導線中通過電子的物質的量為_______________mol。

Answer 1

【答案】 H2-2e-=2H+ O2+4e-+2H2O=4OH- H2O 8.93×10-4 12

【解析】（1）負極上燃料失電子發生氧化反應，正極氧氣得電子發生還原反應；

（2）根據化合價的變化判斷氧化劑和還原劑，根據反應式、氫氣和轉移電子之間的關系式計算。

（1）該反應中負極上氫氣失電子生成氫離子而被氧化，所以電極反應式為H2-2e-=2H+，正極氧氣得電子發生還原反應，電極反應式為O2+4e-+2H2O=4OH-；

（2）①反應LiH+H2O=LiOH+H2↑中水的氫元素化合價降低，得電子，水作氧化劑；

②氫氣的物質的量是112L÷22.4L/mol＝5mol，根據方程式2Li+H22LiH可知生成LiH是10mol，質量是80g，已知LiH固體密度為0.80g·cm-3，則LiH的體積是100mL，因此生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為；

③根據LiH+H2O=LiOH+H2↑可知生成氫氣物質的量是10mol，實際參加反應的H2為10mol×60%=6mol，1molH2轉化成1molH2O轉移2mol電子，所以6molH2可轉移12mol的電子。