12.氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)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(zhì)穩(wěn)定.請回答:
(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化的主要形式是由化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔,在導線中電子流動方向為a到b(填“a到b”或“b到a”).
(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是增大電極單位面積吸附H2、O2分子數(shù),加快電極反應速率.
(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:
2Li+H2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LiHⅡ.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8.82×10-4
②由①生成的LiH與H2O作用,放出的H2用作電池燃料,若燃料利用率為80%,則導線中通過電子的物質(zhì)的量為32mol.

分析 (1)原電池主要是將化學鍵轉(zhuǎn)化為電能;氫氣失去電子,為負極,氧氣獲得電子,為正極,電子由負極通過導線移向正極;
(2)負極上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,反應速率越大;
(4)①根據(jù)反應的電極方程式計算;
②根據(jù)實際參加反應的氫氣以及電極反應式計算.

解答 解:(1)原電池主要是將化學鍵轉(zhuǎn)化為電能,燃料電池是原電池,是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置;氫氣失去電子,為負極,氧氣獲得電子,為正極,電子由負極通過導線移向正極,即由a到b,
故答案為:化學能轉(zhuǎn)化為電能;由a到b;
(2)負極上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,反應速率越大,鍍鉑粉增大電極單位面積吸附氫氣、氧氣分子數(shù),加快電極反應速率,故答案為:增大電極單位面積吸附氫氣、氧氣分子數(shù),加快電極反應速率;
(4)①由反應I,當吸收10molH2時,則生成20molLiH,V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{20×7.9g}{0.8×1{0}^{3}g/L}$=197.5×10-3L.$\frac{V(LiH)}{V({H}_{2})}$=$\frac{197.5×1{0}^{-3}L}{224L}$=8.82×10-4,
故答案為:8.82×10-4
②20mol LiH可生成20mol H2,實際參加反應的H2為20mol×80%=16mol,1molH2轉(zhuǎn)化成1molH2O,轉(zhuǎn)移2mol電子,所以16molH2可轉(zhuǎn)移32mol的電子,
故答案為:32.

點評 本題考查化學平衡計算、原電池原理,為高頻考點,原電池中難點是電極反應式的書寫,要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫,注意:(4)題轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為氫氣作燃料電池時轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量,而不是生成氫氣轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量,為易錯點.

練習冊系列答案
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