Question

如图为氢氧燃料电池电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定．请回答：

（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是

 

，在导线中电子流动方向为

 

（用a、b表示）．
（2）正极反应式为

 

（3）电极表面镀铂粉的原因为

 

（4）某同学想用该氢氧燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）在II中实现铁上镀铜，则b处通入的是

 

（填“H₂”或“O₂”），Cu电极上发生的电极反应式是

 

，当铜棒质量减少12.8g时，消耗氢气的体积（折合到标况下）

 

；若把II中电极均换为惰性电极，电解时总反应的化学方程式：

 

．
（5）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液制取新型燃料电池．请写出该电池的正极反应式

 

．

Answer 1

考点：化学电源新型电池

专题：电化学专题

分析：（1）燃料电池的工作原理属于原电池原理，是化学能转化为电能的装置，原电池中，电流从正极流向负极，电子流向和电流流向相反；
（2）燃料电池中，通入燃料的电极是负极，通氧气的电极是正极，正极上是氧气发生得电子的还原反应；
（3）根据“电池电极表面镀一层细小的铂粉，吸附气体的 能力强，性质稳定”来回答；
（4）铁上镀铜，则Cu为阳极，Cu电极与电源正极相连，阳极上是活泼金属电极本身失去电子，根据电子守恒计算消耗氢气的体积即可；
（5）原电池的正极上发生得电子的还原反应，据此书写电极反应．

解答： 解：（1）该题目中，氢氧燃料电池的工作原理属于原电池原理，是将化学能转化为电能的装置，在原电池中，电流从正极流向负极，而通入燃料氢气的电极是负极，通氧气的电极是正极，所以电子从a到b，故答案为：化学能转化为电能；从a到b；
（2）燃料电池中，通入燃料氢气的电极是负极，通氧气的电极是正极，正极上的电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）根据题目信息：“电池电极表面镀一层细小的铂粉，吸附气体的 能力强，性质稳定”，可知电极表面镀铂粉的原因为增大气体的吸附面积，保证气体充分参与电极反应，故答案为：增大气体的吸附面积，保证气体充分参与电极反应．
（4）该氢氧燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）在II中实现铁上镀铜，则Cu为阳极，Cu电极与电源正极b相连，所以b极上通的是氧气，阳极Cu电极上发生的电极反应式是Cu-2e-=Cu²⁺，铜棒质量减少12.8g即0.2mol时，转移电子是0.4mol，根据燃料电池的负极反应：2H₂+4OH^-=4H₂O+4e^-，当转移0.4mol电子时，
消耗氢气0.2mol，
消耗氢气的体积（折合到标况下）是4.48L，以惰性电极为电极材料，电解时总反应的化学方程式为：CuCl₂

通电  .

Cu+Cl₂↑，
故答案为：O₂；Cu-2e-=Cu²⁺；4.48L；CuCl₂

通电  .

Cu+Cl₂↑；
（5）正极上氮气得电子和氢离子反应生成铵根离子，即电极反应为N₂+8H⁺+6e^-═2NH₄⁺，故答案为：N₂+8H⁺+6e^-═2NH₄⁺．

点评：本题综合考查有关燃料电池的工作原理和规律知识，注意原电池的电极反应和总反应的书写规律以及电子守恒思想在解题中的应用，难度不大．