Question

【题目】氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，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）氢氧燃料电池的在导线中电流的方向为由______(用a、b表示)。

（2）负极反应式为______，正极反应式为___________。

（3）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给,电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：

Ⅰ 2Li+H22LiH Ⅱ LiH+H2O=LiOH+H2↑

①反应Ⅰ中的还原剂是_________，反应Ⅱ中的氧化剂是_____。

②已知LiH固体密度为0.82g·cm-3，用锂吸收224 L(标准状况)H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为______。

③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为___mol。

Answer 1

【答案】由b到a 2H2+4OH--4e-=4H2O或H2+2OH--2e-=2H2O O2 + 2H2O + 4e-=4OH- Li H2O 或8.71×10-4 32

【解析】

(1)原电池主要是将化学键转化为电能；氢气失去电子，为负极,氧气获得电子，为正极，电子由负极通过导线移向正极；

(2)负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水；

(3)①根据化合价的变化判断；②设LiH体积体积为vL，算出质量和物质的量，求出气体的体积；③根据实际参加反应的氢气以及电极反应式计算。

(1)燃料电池是原电池，是将化学能转化为电能的装置；氢气失去电子，为负极；氧气获得电子，为正极；电子由负极通过导线移向正极，即由a到b；

(2)负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，电极反应式为2H2+4OH--4e-=4H2O或H2+2OH--2e-=2H2O。正极为氧气得到电子，由于电解质溶液为碱性，氧气得到电子和水生成OH-，方程式为O2 + 2H2O + 4e-=4OH-；

(3) 2Li+H22LiH，氢化锂中，Li的化合价为+1，则反应中锂失电子发生氧化反应，锂是还原剂。Ⅱ LiH+H2OLiOH+H2↑，该反应中H2O得电子生成氢气，发生还原反应，H2O是氧化剂；

②根据化学反应方程式，2n(H2)=n(LiH)，用锂吸收224 LH2，为10mol，则生成的LiH为20mol，其质量为20mol×(7＋1)=160g，。生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为195cm3:224L≈8.7×10－4。

③20molLiH可以生成20molH2，实际参加反应的H2为20mol%80%=16mol，1molH2转化为1molH2O，转移2mol电子，所以16molH2可转移32mol的电子。