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-1 ad 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)①用CH3OH表示0～3 min内该反应的平均反应速率为==0.015mol·L-1·min-1，故答案为：0.015mol·L-1·min-1；

②a.v正(H2O)＝2v逆(CO2)表示正逆反应速率相等，说明反应已达到平衡状态，正确；b．n(CH3OH) ：n(O2)=2 ：3，不能说明物质的量是否变化，因此不能说明反应已达到平衡状态，错误；c．容器的体积不变，气体的质量不变，容器内气体的密度始终保持不变，不能说明反应已达到平衡状态，错误；d．该反应属于气体的物质的量发生变化的反应，容器内压强保持不变，说明反应已达到平衡状态，正确；故选ad；

(3)甲醇、氧气和稀硫酸制作燃料电池，甲醇应通入该燃料电池的负极，负极电极反应式为：CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O；通入氧气的一极为正极，电极反应式为O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O，故答案为：负；O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O。