*氣是未來非常理想能源，科學家最近研製出利用太陽能產生激光，並在二氧化鈦(TiO2)表面作用使海水分解得到*氣...

問題詳情：

*氣是未來非常理想能源，科學家最近研製出利用太陽能產生激光，並在二氧化鈦(TiO2)表面作用使海水分解得到*氣的新技術：2H2O2H2+O2。製得的*氣可用於燃料電池、合成氨工業。回答下列問題：

(1)分解海水時，________能轉變為________能。生成的*氣用於燃料電池時，________能轉變為________能。

(2)某種*氧燃料電池是用NaOH溶液作電解質，正極的電極反應式為________；若把燃料改為**，負極的電極反應式為________。

(3)*氣可用於合成氨。一定温度下，向2L 的密閉容器中加入1 molN2和 3molH2發生反應 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，2min時測得N2的濃度為0.3mol/L，5min時達到平衡，此時測得壓強為開始時的。則前2min用NH3表示的化學反應速率為________；平衡時，N2的轉化率為________，混合氣體的平均相對分子質量為________。

【回答】

【*】    (1). 太陽    (2). 化學    (3). 化學    (4). 電能    (5). O2+4e-+2H2O=4OH-    (6). CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O    (7). 0.2mol/(L·min)    (8). 50%    (9). 11.3

【解析】

【分析】

(1)根據圖可知，太陽能產生的激光分解水生成*氣和氧氣，太陽能轉化為光能、光能轉化為化學能；生成的*氣用於燃料電池，是將化學能轉化為電能；

(2)在*氧燃料鹼*電池中，正極上O2得電子和水反應生成OH-，如果將**作燃料，則負極上是**失電子和OH-反應生成CO32-離子和H2O；

(3)先根據化學反應速率的含義計算氮氣的反應速率，然後利用用不同物質表示的反應速率的關係計算用H2表示的反應速率；氮氣的轉化率等於反應轉化的氮氣的物質的量佔總物質的量的百分比計算；根據在恆温恆容條件下，氣體物質的量之比等於其壓強之比，計算平衡時混合氣體總物質的量，利用混合氣體總質量除以氣體的總物質的量得到混合氣體的平均摩爾質量，再結合混合氣體平均相對分子質量在數值上等於其平均摩爾質量，即得混合氣體的平均相對分子質量。

【詳解】(1)根據圖知，太陽能產生的激光分解水生成*氣和氧氣，太陽能轉化為光能、光能轉化為化學能；生成的*氣用於燃料電池，是將化學能轉化為電能，所以分解海水時，太陽能能轉變為化學能。生成的*氣用於燃料電池時，化學能能轉變為電能；

(2)在*氧燃料鹼*電池中，正極上O2得電子和溶液中的水反應生成OH-，則正極的電極反應式為O2+4e-+2H2O=4OH-；如果將CH4作燃料，則負極上CH4失電子和溶液中的OH-反應生成CO32-和水，電極反應式為 CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；

(3)反應開始時c(N2)==0.5mol/L，c(H2)==1.5mol/L，2min時測得N2的濃度為0.3mol/L，則前2min用N2表示的化學反應速率v(N2)==0.1mol/(L·min)；

前2min內v(NH3)=2v(N2)=2×0.1 mol/(L·min) =0.2 mol/(L·min)；

在恆温恆容條件下，氣體物質的量之比等於其壓強之比，則平衡時混合氣體總物質的量為(1+3)mol×=3mol，根據方程式知，N2+3H22NH3可知：反應前後減少的物質的量相當於參加反應氮氣的2倍，則參加反應的n(N2)=mol=0.5mol，則氮氣轉化率=×100%=×100%=50%；混合氣體總質量=1mol×28g/mol+3mol×2g/mol=34g，混合氣體平均相對分子質量在數值上等於其平均摩爾質量===11.3g/mol，所以平均相對分子質量為11.3。

【點睛】本題考查化學反應速率、化學平衡計算、原電池原理是應用等知識。把握化學平衡計算中各公式中各個物理量的關係、原電池正負極判斷及各個電極上發生的反應是解本題關鍵，易錯點是燃料電池電極反應式的書寫，注意要結合電解質溶液*鹼*書寫。側重考查計算及判斷能力。

知識點：化學平衡單元測試

題型：填空題