Question

4．化學原理是中學化學學習的重要內(nèi)容．請回答下列問題：
（1）有人設(shè)想以 N₂和 H₂為反應(yīng)物，以溶有 A 的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液，可制造出既能提供電能，又能固氮的新型燃料電池，裝置如圖 1 所示，電池正極的電極反應(yīng)式是N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺，A 是氯化銨．

（2）甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上可用合成氣制備甲醇，反應(yīng)為  CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），某溫度下在容積為 2L 的密閉容器中進行該反應(yīng)，其相關(guān)數(shù)據(jù)見圖 2：從反應(yīng)開始至平衡時，用 CO 表示化學反應(yīng)速率為0.03mol/（L．min），該溫度下的平衡常數(shù)為9.375．

Answer 1

分析 （1）電池中氫氣失電子，在負極發(fā)生氧化反應(yīng)，氮氣得電子在正極發(fā)生還原反應(yīng)，氨氣與HCl反應(yīng)生成氯化銨，則電解質(zhì)溶液為氯化銨；
（2）10min時反應(yīng)到達平衡，平衡時CO為0.4mol、甲醇為0.6mol、氫氣為0.8mol，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計算v（CO），根據(jù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$計算平衡常數(shù)．

解答 解：（1）該電池的本質(zhì)反應(yīng)是合成氨反應(yīng)，電池中氫氣失電子，在負極發(fā)生氧化反應(yīng)，氮氣得電子在正極發(fā)生還原反應(yīng)，則正極反應(yīng)式為N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺，氨氣與HCl反應(yīng)生成氯化銨，則電解質(zhì)溶液為氯化銨溶液，
故答案為：N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺；氯化銨；
（2）10min時反應(yīng)到達平衡，平衡時CO為0.4mol、甲醇為0.6mol、氫氣為0.8mol，
則v（CO）=$\frac{\frac{1mol-0.4mol}{2L}}{10min}$=0.03mol/（L．min），平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{\frac{0.6}{2}}{\frac{0.4}{2}×（\frac{0.8}{2}）^{2}}$=9.375，
故答案為：0.03mol/（L．min）；9.375．

點評 本題考查化學平衡計算、原電池等，為高頻考點，側(cè)重考查學生的分析能力和計算能力，注意把握化學平衡的計算以及圖象的分析，把握原電池的工作原理，難度中等．