(09年天津理綜·10)(14分)氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖,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)化主要形式是 ,在導線中電子流動方向為 (用a、b表示)。
(2)負極反應式為 。
(3)電極表面鍍鉑粉的原因為 。
(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(shù)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+H22LIH
Ⅱ.LiH+H2O==LiOH+H2↑
①反應Ⅰ中的還原劑是 ,反應Ⅱ中的氧化劑是 。
②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 。
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(zhuǎn)化率為80%,則導線中通過電子的物質(zhì)的量為 mol。
(1)由化學能轉(zhuǎn)化為電能 由a到b
(2)2H2+4OH--4e-=4H2O或H2+2OH--2e-=2H2O
(3)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)①Li H2O ②或8.71×10-4 ③32
本題考查電化學知識。(1)原電池的實質(zhì)為化學能轉(zhuǎn)化成電能?偡磻獮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。(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-。(3)鉑粉的接觸面積大,可以加快反應速率。(4)I.Li從零價升至+1價,作還原劑。II.H2O的H從+1降至H2中的零價,作氧化劑。由反應I,當吸收10molH2時,則生成20molLiH,V=m/ρ=20×7.9/0.82 ×10-3L=192.68×10-3L。V(LiH)/v(H2)= 192.68×10-3L/224L=8.71×10-4。20mol LiH可生成20mol H2,實際參加反應的H2為20×80%=1.6mol,1molH2轉(zhuǎn)化成1molH2O,轉(zhuǎn)移2mol電子,所以1.6molH2可轉(zhuǎn)移3.2mol的電子。
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