Question

4．氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)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，附氣體的能力強，性質(zhì)穩(wěn)定，請回答：
（1）氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是化學能轉(zhuǎn)化為電能，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氫氣、氧氣分子數(shù)，加快反應速率，同時也增大了Pt的利用率以降低成本．
（4）該電池工作時，H₂和O₂連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)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$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LiH
Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑
①已知LiH固體密度為 0.82g/cm³．用鋰吸收 224L（標準狀況）H₂，生成的LiH體積  與被吸收的H₂體積比為$\frac{1}{1120}$．
②由①生成的LiH與H₂O作用放出的H₂用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導線中通過電子的物質(zhì)的量為32mol．

Answer 1

分析 （1）燃料電池中，通入燃料的電極是負極、通入氧化劑的電極是正極，電子從負極沿導線流向正極；
（2）堿性條件下，氫氣失電子和氫氧根離子反應生成水；
（3）反應物接觸面積越大，其反應速率越快；
（4）①根據(jù)氫氣體積計算LiH的質(zhì)量，再根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$計算LiH的體積；
②根據(jù)氫氣中轉(zhuǎn)移電子之間的關系式計算．

解答 解：（1）燃料電池中，化學能轉(zhuǎn)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，故答案為：化學能轉(zhuǎn)化為電能；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，故答案為：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(shù)，加快反應速率，同時也增大了Pt的利用率以降低成本，故答案為：增大電極單位面積吸附氫氣、氧氣分子數(shù)，加快反應速率，同時也增大了Pt的利用率以降低成本；
（4）①根據(jù)2Li+H₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2LiH得生成LiH的質(zhì)量=$\frac{224L}{22.4L}×2×8$g=160g，LiH的體積=$\frac{160g}{0.8g/c{m}^{3}}$=200cm³，氫氣體積=224L=224000cm³，所以生成的LiH體積與被吸收的H₂體積比=200cm³：224000cm³=$\frac{1}{1120}$，
故答案為：$\frac{1}{1120}$；
②由2Li+H₂$\frac{\underline{\;加熱\;}}{\;}$2LiH、LiH+H₂O=LiOH+H₂↑得若能量轉(zhuǎn)化率為80%，則轉(zhuǎn)化的氫氣物質(zhì)的量=$\frac{224L×80%}{22.4L/mol}$=8mol，最終生成氫氣的物質(zhì)的量是16mol氫氣，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=16mol×2=32mol，
故答案為：32mol．

點評 本題考查了原電池原理，涉及電極反應式的書寫、電子流向的判斷等知識點，根據(jù)得失電子確定正負極，再結合正負極上發(fā)生的反應來分析解答，易錯點是（4）②，注意最終得到的氫氣不僅包含原來的氫氣還有水參與反應生成的氫氣，為易錯點．