Question

14．按要求填空：
（1）航天技術上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、不污染環(huán)境等優(yōu)點，堿式氫氧燃料電池中的電解質是堿，其正極反應表示為：O₂+2H₂O+4e^-═4OH^-，則其負極反應可表示為2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O．
（2）在一定條件下，RO₃^n-和I^-發(fā)生反應的離子方程式如下：RO₃^n-+6I^-+6H⁺═R^-+3I₂+3H₂O則R元素的原子最外層電子有7個．
（3）Na₂S_X在堿性溶液中可被NaClO氧化為Na₂SO₄，而NaClO被還原為NaCl，若反應中Na₂S_x與NaClO的物質的量之比為1：16，則x值是5
（4）CH₄和H₂O（g）通入聚焦太陽能反應器中，發(fā)生反應：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g），將等物質的量的CH₄和H₂O（g）充入2L恒容密閉反應器中，某溫度下反應達到平衡時$\frac{C（CO）{C}^{3}（{H}_{2}）}{C（C{H}_{4}）C（{H}_{2}O）}$=27，此時測得n（CO）=0.2mol，則平衡時CH₄的轉化率為90.9%．（計算結果保留三位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）堿性條件下，負極上氫氣失電子生成水；
（2）根據生成R^-離子可知R得1個電子后達到8電子穩(wěn)定結構，應為第七主族元素；
（3）Na₂S_x在堿性溶液中可被NaClO氧化成Na₂SO₄，S元素的化合價由-$\frac{2}{x}$價變?yōu)?6價，NaClO被還原成NaCl，Cl元素的化合價由+1價變?yōu)?1價，根據得失電子守恒計算x值；
（4）依據化學平衡的三段式列式計算，設CH₄與H₂O（g）物質的量為a，
                       CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol） a               a                  0            0
變化量（mol） 0.20        0.20             0.20          0.60
平衡量（mol） a-0.20   a-0.20           0.20          0.60
K=27列式計算．

解答 解：（1）堿性條件下，燃料電池中，負極上氫氣失電子生成水，其電極反應式為：2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O，
故答案為：2H₂+4OH^--4e^-═4H₂O；   
（2）RO₃^n-中R元素的化合價不一定為最高正價，應根據反應物中R^-離子的化合價進行判斷，根據生成R^-離子可知R得1個電子后達到8電子穩(wěn)定結構，應為第七主族元素，最外層電子數為7，故答案為：7；    
（3）Na₂S_x在堿性溶液中可被NaClO氧化為Na₂SO₄，S元素化合價由-$\frac{2}{x}$升高為+6，而NaClO被還原為NaCl，Cl元素化合價由+1價降低為-1價，反應中Na₂S_x與NaClO的物質的量之比為1：16，根據電子轉移守恒，則：
x×[6-（-$\frac{2}{x}$）]=16×[1-（-1）]
解得：x=5，
故答案為：5；
（4）依據化學平衡的三段式列式計算，設CH₄與H₂O（g）物質的量為a，
                      CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始量（mol） a              a                0               0
變化量（mol） 0.20       0.20            0.20            0.60
平衡量（mol） a-0.2     0 a-0.20        0.20           0.60
K=$\frac{c（CO）{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）c（{H}_{2}O）}$$\frac{0.1×0．{3}^{3}}{（\frac{a-0.2}{2}）（\frac{a-0.2}{2}）}$=27
計算得到a=0.22mol；則CH₄的平衡轉化率=$\frac{0.20mol}{0.22mol}$×100%=90.9%；
故答案為：90.9%．

點評 本題主要考查原電池原理、速率的計算、化學平衡常數的計算、氧化還原反應等知識點，題目難度中等，注意基礎知識的運用．