Question

【题目】如图所示的过程是目前直接利用太阳能的研究热点。人们把通过人工光化学手段合成燃料的过程叫做人工光合作用。

（1）在上图构想的物质和能量循环中太阳能最终转化为____________能。

（2）人工光合作用的途径之一就是在催化剂和光照条件下，将CO2和H2O转化为CH3OH，该反应的化学方程式为：2CO2（g）＋4H2O（g）2CH3OH（g）＋3O2（g）。

一定条件下，在2L密闭容器中进行上述反应，测得n(CH3OH)随时间的变化如下表所示：

时间/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内该反应的平均反应速率为______________________。

②能说明该反应已达到平衡状态的是_______________。

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

c．容器内密度保持不变 d．容器内压强保持不变

（3）用人工光合作用得到的甲醇、氧气和稀硫酸制作燃料电池，则甲醇应通入该燃料电池的____极（填“正”或“负”），通入氧气的一极的电极反应式为_______________。

Answer 1

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

【解析】

（1）由据图可知，太阳能首先转化为化学能，其次化学能转化为热能，故答案为：热；
（2）①0～3min内甲醇的物质的量变化0.090mol，则v= =0.015molL-1min-1，故答案为：0.015molL-1min-1；
②a．v正（H2O）=2v逆（CO2），可说明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故a正确；
b．无论是否达到平衡状态，生成物的物质的量之比都等于化学计量数之比，即n（CH3OH）：n（O2）=2：3，故b错误；
c．因气体的体积以及质量不变，则容器内密度保持不变，不能用于判断是否达到平衡状态，故c错误；
d．反应前后气体的体积不等，容器内压强保持不变，可说明达到平衡状态，故d正确．
故答案为：ad；
（3）反应中甲醇被氧化，应为电池的负极，正极发生还原反应，氧气被还原生成水，电极方程式为O2+4H++4e-=2H2O，故答案为：负；O2+4H++4e-=2H2O。