Question

【題目】如下圖為氫氧燃料電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。回答下列問題。

（1）氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是_______________________________；導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)?/span>______________________（用a、b表示）。

（2）負(fù)極反應(yīng)式_______________________________________________________。

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

（4）KOH溶液pH的變化___________（填“變大”“變小”或“不變”）。

（5）關(guān)于氫氧燃料電池，下列說法不正確的是___________。

①燃料電池的能量轉(zhuǎn)化可達(dá)100%

②是一種不需要將還原劑和氧化劑全部貯存在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置

③氫氧燃料電池組合成燃料電池發(fā)電站，被人們譽(yù)為“綠色”發(fā)電站

④如果電池使用酸性電解質(zhì)，負(fù)極反應(yīng)式為：H2－2e－＝2H＋

（6）如果以N2 和H2 為反應(yīng)物，以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液，可研發(fā)出既能提供電能又能固氮的新型電池，裝置如下圖所示。

①指出該電池的正極___________（用a、b表示）。

②物質(zhì)A的化學(xué)式____________________。

Answer 1

【答案】由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/span> 由a到b H2-2e-+OH－= 2H2O 增大電極單位面積吸附H2、O2分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率 變小 ① a NH4Cl

【解析】

根據(jù)原電池和電解池的工作原理，電極方程式的書寫及與氧化還原反應(yīng)的關(guān)系分析解答。

(1) 氫氧燃料電池的工作原理屬于原電池原理，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，在原電池中，電子從負(fù)極流向正極，而通入燃料氫氣的電極是負(fù)極，通氧氣的電極是正極，所以電子從a到b；

故答案為：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；從a到b；

(2)a為負(fù)極，在KOH做電解質(zhì)溶液的條件下，H2在負(fù)極失去電子，電極方程式為：H2-2e-+2OH－= 2H2O；

故答案為：H2-2e-+2OH－= 2H2O；

(3) 根據(jù)題目信息：“電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，吸附氣體的 能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定”，可知電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)樵龃箅姌O單位面積吸附H2、O2分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率，保證氣體充分參與電極反應(yīng)；

故答案為：增大電極單位面積吸附H2、O2分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率；

(4)由于反應(yīng)中，不斷的生成水，相當(dāng)于將KOH溶液稀釋，c(OH-)減小，PH變小；

故答案為：變小；

(5) ①氫氧燃料電池放電時(shí)，只有一部分能量轉(zhuǎn)化為電能，所以能量轉(zhuǎn)化率不是100%，故①錯(cuò)誤；

②氫氧燃料電池中正負(fù)極的反應(yīng)物質(zhì)從外部儲(chǔ)存裝置通入，是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲(chǔ)藏電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置，故②正確；

③燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率超過80%，遠(yuǎn)高于普通燃燒過程，有利于節(jié)約能源。燃料電池還可組合成燃料電池發(fā)電站，這較人們譽(yù)為“綠色”發(fā)電站，它的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在它不僅有巨大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，而且排放的度棄物也比普通火力發(fā)電站少得多，運(yùn)行時(shí)噪音也低，因此此類電池具有廣闊的發(fā)展前景，故③正確；

④如果電池使用酸性電解質(zhì)，負(fù)極反應(yīng)式為：H2－2e－＝2H＋，正極反應(yīng)為：O2-4e-+4H+=2H2O，故④正確；

故答案為：①；

(6) 根據(jù)圖示，該裝置是以N2 和H2 為反應(yīng)物形成的燃料電池，N2得到電子發(fā)生還原反應(yīng)作正極，即a為正極，電極方程式為：N2+6e-+8H+=2NH4++H2，H2失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，即b為負(fù)極，電極方程式為：H2-2e-=2H+；根據(jù)電極反應(yīng)方程式得到總反應(yīng)方程式為：N2+3H2+2H+=2NH4+，則A物質(zhì)為NH4Cl；

故答案為：正極，NH4Cl；