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(diǎn)．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(jìn)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0～3min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(dá)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(qiáng)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(fù)”），通入氧氣的一極的電極反應(yīng)式為 ．

Answer 1

【答案】
（1）熱
（2）0.015mol?L﹣1?min﹣1； ad
（3）負(fù)； O2+4H++4e﹣=2H2O
【解析】解：（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，所以答案是：熱；（2）①0～3min內(nèi)甲醇的物質(zhì)的量變化0.090mol，則v= =0.015molL﹣1min﹣1，

所以答案是：0.015molL﹣1min﹣1；

②a．v正（H2O）=2v逆（CO2），可說明正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)，故a正確；

b．無論是否達(dá)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(dá)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(qiáng)保持不變，可說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故d正確．

所以答案是：ad；（3）反應(yīng)中甲醇被氧化，應(yīng)為電池的負(fù)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，

所以答案是：負(fù)；O2+4H++4e﹣=2H2O．

【考點(diǎn)精析】掌握反應(yīng)熱和焓變和化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷是解答本題的根本，需要知道在化學(xué)反應(yīng)中放出或吸收的熱量，通常叫反應(yīng)熱；狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．