Question

【題目】燃料電池是符合綠色化學理念的新型發電裝置。如圖為氫氧燃料電池示意圖，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___，在導線中電子流動方向為___(用a、b表示)。

（2）負極反應式為___，正極反應式為___。

（3）用該燃料電池作電源，用Pt作電極電解飽和食鹽水：

①寫出陰極的電極反應式：___。

②寫出總反應的離子方程式：___。

③當陽極產生7.1gCl2時，燃料電池中消耗標況下H2___L。

Answer 1

【答案】由化學能轉變為電能 由a到b 2H2－4e-+4OH-=4H2O O2+4e-+2H2O=4OH- 2H2O+2e-=H2↑ +2OH-或2H+ +2e-=H2↑ Cl-＋2H2OH2↑+2OH－+Cl2↑ 2.24

【解析】

（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，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子；

（3）用惰性電極電解飽和食鹽水時，陽極上氯離子放電，陰極上氫離子放電；

根據轉移電子守恒計算消耗氫氣的物質的量

(1)該裝置是把化學物質中的能量轉化為電能，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：由化學能轉變為電能；由a到b；

(2)堿性環境中，該反應中負極上氫氣失電子生成氫離子，電極反應式為2H2－4e-+4OH-=4H2O，正極上氧氣得電子生成氫氧根離子，電極反應式為O2+4e-+2H2O=4OH-，故答案為：2H2－4e-+4OH-=4H2O；O2+4e-+2H2O=4OH-；

（3）用惰性電極電解飽和食鹽水時，陰極上氫離子放電，電極反應式為：2H2O+2e-=H2↑ +2OH-或2H+ +2e-=H2↑，陽極上氯離子放電生成氯氣，所以總反應離子方程式為：Cl-＋2H2OH2↑+2OH－+Cl2↑ ，根據轉移電子守恒計算消耗氫氣的物質的量，電解時，陽極上生成氯氣，每生成 0.1mol 氯氣轉移電子的物質的量=0.1mol×（1-0）×2=0.2mol，

燃料電池中消耗氫氣的物質的量=0.2mol/2=0.1mol，所以標況下體積為2.24L，

故答案為：2H2O+2e-=H2↑ +2OH-或2H+ +2e-=H2↑ ； Cl-＋2H2OH2↑+2OH－+Cl2↑ ； 2.24。