Question

（2009?天津）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

由化學能轉變為電能

，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

增大電極單位面積吸附H₂、O₂分子數，加快電極反應速率

．
（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

H₂O

．
②已知LiH固體密度約為0.8g/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

8.82×10^-4

．
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80%，則導線中通過電子的物質的量為

32

mol．

Answer 1

分析：（1）氫氧燃料電池為化學能轉化為電能的裝置，通入氫氣的一極為原電池的負極，發生氧化反應，通入氧氣的一極為原電池的正極，發生還原反應，電子由外電路流向正極；
（2）堿性溶液中負極反應為2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，正極反應為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，電池總反應都為2H₂+O₂=2H₂O；
（3）固體的表面積越大，反應速率越大；
（4）①從化合價的變化的角度分析；
②根據反應的電極方程式計算；
③根據實際參加反應的氫氣以及電極反應式計算．

解答：解：（1）原電池的實質為化學能轉化成電能．總反應為2H₂+O₂=2H₂O，其中H₂從零價升至+1價，失去電子，即電子從a流向b，
故答案為：由化學能轉變為電能；由a到b；
（2）負極為失去電子的一極，即H₂失電子生成H⁺，由于溶液是堿性的，故電極反應式左右應各加上OH^-，
負極反應為2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O或H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案為：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O或H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）鉑粉的接觸面積大，可以加快反應速率，
故答案為：增大電極單位面積吸附H₂、O₂分子數，加快電極反應速率；
（4）①Li從零價升至+1價，作還原劑，H₂O的H從+1降至H₂中的零價，作氧化劑，故答案為：Li；H₂O；
②由反應I，當吸收10molH₂時，則生成20molLiH，V=

m

ρ

=

20×7.9g

0.8×103g/L

=197.5×10^-3L．

V(LiH)

V(H2)

=

197.5×10-3L

224L

=8.82×10^-4，
故答案為：8.82×10^-4；
③20mol LiH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；

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．