Question

4．化学原理是中学化学学习的重要内容．请回答下列问题：
（1）有人设想以 N₂和 H₂为反应物，以溶有 A 的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图 1 所示，电池正极的电极反应式是N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺，A 是氯化铵．

（2）甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上可用合成气制备甲醇，反应为  CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），某温度下在容积为 2L 的密闭容器中进行该反应，其相关数据见图 2：从反应开始至平衡时，用 CO 表示化学反应速率为0.03mol/（L．min），该温度下的平衡常数为9.375．

Answer 1

分析 （1）电池中氢气失电子，在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，氨气与HCl反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵；
（2）10min时反应到达平衡，平衡时CO为0.4mol、甲醇为0.6mol、氢气为0.8mol，根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CO），根据K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$计算平衡常数．

解答 解：（1）该电池的本质反应是合成氨反应，电池中氢气失电子，在负极发生氧化反应，氮气得电子在正极发生还原反应，则正极反应式为N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺，氨气与HCl反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵溶液，
故答案为：N₂+8H⁺+6e^-=2NH₄⁺；氯化铵；
（2）10min时反应到达平衡，平衡时CO为0.4mol、甲醇为0.6mol、氢气为0.8mol，
则v（CO）=$\frac{\frac{1mol-0.4mol}{2L}}{10min}$=0.03mol/（L．min），平衡常数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，
故答案为：0.03mol/（L．min）；9.375．

点评 本题考查化学平衡计算、原电池等，为高频考点，侧重考查学生的分析能力和计算能力，注意把握化学平衡的计算以及图象的分析，把握原电池的工作原理，难度中等．