Question

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主要形式是

化學能轉變為電能

，在導線中電子流動方向為

由a到b

（用a、b表示）．
（2）負極反應式為

2H₂+4OH^--4e-=4H₂O或H₂+2OH^--2e^-=2H₂O

．
（3）電極表面鍍鉑粉的原因為

增大電極單位面積吸附H₂、O₂分子數?加快反應速率

．
（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+H₂

△   .

2LIH；
Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑
①反應Ⅰ中的還原劑是

Li

，反應Ⅱ中的氧化劑是

水

．
②用鋰吸收224L（標準狀況）H₂，生成的LiH與H₂O作用后放出的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

32

mol．
（5）肼一空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時，肼作

負

極，其電極反應式為（生成無污染物質）

N₂H₄-4e^-+4OH^-═N₂+4H₂O

．

Answer 1

分析：（1）原電池是將化學能轉變為電能的裝置，原電池放電時，電子從負極沿導線流向正極；
（2）負極上燃料失電子發生還原反應；
（3）參加反應的物質濃度增大，反應速率加快．
（4）根據化合價的變化判斷氧化劑和還原劑，根據氫氣和轉移電子之間的關系式計算；
（5）燃料電池中，燃料易失電子發生氧化反應，所以燃料的電極是負極．

解答：解：（1）該裝置是把化學物質中的能力轉化為電能，所以是化學能轉變為電能；在原電池中，負極上失電子，正極上得電子，電子的流向是從負極流向正極，所以是 由a到b，
故答案為：化學能轉變為電能；由a到b；
（2）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+2OH^--2e^-═2H₂O，故答案為：2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O或 H₂+2OH^--2e^-═2H₂O．
（3）電極表面鍍鉑粉，增大了電極單位面積吸附H₂、O₂的分子數，使反應物的濃度增大，反應物濃度增大，反應速率加快，
故答案為：增大電極單位面積吸附H₂、O₂的分子數，加快電極反應速率；
（4）?①Ⅰ．2Li+H₂

△   .

2LIH中鋰失電子作還原劑，Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑中水得電子作氧化劑，故答案為：Li；H₂O；
 ②氫氣的物質的量=

224L

22.4L/mol

=10mol，當吸收10molH₂時，則生成20molLiH，20molLiH可生成20mol H₂，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：32；
（5）燃料電池中，通入燃料的電極是負極，則通入肼的負極是負極，負極上肼失電子和氫氧根離子反應生成氮氣和水，電極反應式為：N₂H₄-4e^-+4 OH^-═N₂+4H₂O，
故答案為：負；N₂H₄-4e^-+4 OH^-═N₂+4H₂O．

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．