Question

【題目】如圖所示的過程是目前直接利用太陽能的研究熱點。人們把通過人工光化學(xué)手段合成燃料的過程叫做人工光合作用。

（1）在上圖構(gòu)想的物質(zhì)和能量循環(huán)中太陽能最終轉(zhuǎn)化為____________能。

（2）人工光合作用的途徑之一就是在催化劑和光照條件下，將CO2和H2O轉(zhuǎn)化為CH3OH，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CO2（g）＋4H2O（g）2CH3OH（g）＋3O2（g）。

一定條件下，在2L密閉容器中進行上述反應(yīng)，測得n(CH3OH)隨時間的變化如下表所示：

時間/min	0	1	2	3	4	5	6
n(CH3OH)/mol	0.000	0.040	0.070	0.090	0.100	0.100	0.100

①用CH3OH表示0～3 min內(nèi)該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為______________________。

②能說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是_______________。

a．v正（H2O）=2v逆（CO2） b．n（CH3OH） ：n（O2）=2 ：3

c．容器內(nèi)密度保持不變 d．容器內(nèi)壓強保持不變

（3）用人工光合作用得到的甲醇、氧氣和稀硫酸制作燃料電池，則甲醇應(yīng)通入該燃料電池的____極（填“正”或“負”），通入氧氣的一極的電極反應(yīng)式為_______________。

Answer 1

【答案】熱0.015mol·L-1·min-1ad負O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O

【解析】

（1）由據(jù)圖可知，太陽能首先轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，其次化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，故答案為：熱；
（2）①0～3min內(nèi)甲醇的物質(zhì)的量變化0.090mol，則v= =0.015molL-1min-1，故答案為：0.015molL-1min-1；
②a．v正（H2O）=2v逆（CO2），可說明正逆反應(yīng)速率相等，達到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．無論是否達到平衡狀態(tài)，生成物的物質(zhì)的量之比都等于化學(xué)計量數(shù)之比，即n（CH3OH）：n（O2）=2：3，故b錯誤；
c．因氣體的體積以及質(zhì)量不變，則容器內(nèi)密度保持不變，不能用于判斷是否達到平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d．反應(yīng)前后氣體的體積不等，容器內(nèi)壓強保持不變，可說明達到平衡狀態(tài)，故d正確．
故答案為：ad；
（3）反應(yīng)中甲醇被氧化，應(yīng)為電池的負極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣被還原生成水，電極方程式為O2+4H++4e-=2H2O，故答案為：負；O2+4H++4e-=2H2O。