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手段合成燃料的過程叫做人工光合作用。

（1）在上圖構想的物質和能量循環中太陽能最終轉化為____________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轉化為CH3OH，該反應的化學方程式為：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，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內該反應的平均反應速率為______________________。

②能說明該反應已達到平衡狀態的是_______________。

a．v正（H2O）＝2v逆（CO2）

b．n（CH3OH） ：n（O2）=2 ：3

c．容器內密度保持不變

d．容器內壓強保持不變

（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式為_______________。

Answer 1

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

【解析】(1)由據圖可知，太陽能首先轉化為化學能，其次化學能轉化為熱能，故答案為：熱；

(2)①用CH3OH表示0～3 min內該反應的平均反應速率為==0.015mol·L-1·min-1，故答案為：0.015mol·L-1·min-1；

②a.v正(H2O)＝2v逆(CO2)表示正逆反應速率相等，說明反應已達到平衡狀態，正確；b．n(CH3OH) ：n(O2)=2 ：3，不能說明物質的量是否變化，因此不能說明反應已達到平衡狀態，錯誤；c．容器的體積不變，氣體的質量不變，容器內氣體的密度始終保持不變，不能說明反應已達到平衡狀態，錯誤；d．該反應屬于氣體的物質的量發生變化的反應，容器內壓強保持不變，說明反應已達到平衡狀態，正確；故選ad；

(3)甲醇、氧氣和稀硫酸制作燃料電池，甲醇應通入該燃料電池的負極，負極電極反應式為：CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O；通入氧氣的一極為正極，電極反應式為O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O，故答案為：負；O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O。