Question

15．氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置．如圖所示為電池示意圖，該電池電極表面均勻地鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定．
（1）氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化的主要形式是由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?br />（2）負(fù)極反應(yīng)式為2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O或H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．
（3）該電池工作時(shí)，H₂和O₂連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷地提供電能，因此大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一．金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料，吸氫和放氫原理如下：
Ⅰ.2Li+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2LiH
Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑
①反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是H₂O．
②LiH與H₂O反應(yīng)放出的H₂用作電池燃料，若Li吸收10mol H₂且能量的轉(zhuǎn)化率為80%，則該電池導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為32mol．

Answer 1

分析 （1）氫氧燃料電池為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，通入氫氣的一極為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，通入氧氣的一極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電子由外電路流向正極；
（2）堿性溶液中負(fù)極反應(yīng)為2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，正極反應(yīng)為O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，電池總反應(yīng)為2H₂+O₂=2H₂O；
（3）①從化合價(jià)的變化的角度分析；
②根據(jù)實(shí)際參加吸收的氫氣以及電極反應(yīng)式計(jì)算．

解答 解：解：（1）原電池的實(shí)質(zhì)為化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能．總反應(yīng)為2H₂+O₂=2H₂O，其中H₂從零價(jià)升至+1價(jià)，失去電子，故答案為：由化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?br />（2）負(fù)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(yīng)式左右應(yīng)各加上OH^-，負(fù)極反應(yīng)為2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O或H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，
故答案為：2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O或H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）①Li從零價(jià)升至+1價(jià)，作還原劑，H₂O的H從+1降至H₂中的零價(jià)，作氧化劑，故答案為：H₂O；
②Li吸收10mol H₂生成20mol LiH，而20mol LiH可生成20mol H₂，實(shí)際參加反應(yīng)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(diǎn)評 本題考查化學(xué)電源的工作原理及有關(guān)計(jì)算，題目難度較大，注意原電池電極反應(yīng)式的書寫以及從電子守恒的角度計(jì)算．