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0～3min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】
（1）热
（2）0.015mol?L﹣1?min﹣1； ad
（3）负； O2+4H++4e﹣=2H2O
【解析】解：（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，所以答案是：热；（2）①0～3min内甲醇的物质的量变化0.090mol，则v= =0.015molL﹣1min﹣1，

所以答案是：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．

所以答案是：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，

所以答案是：负；O2+4H++4e﹣=2H2O．

【考点精析】掌握反应热和焓变和化学平衡状态的判断是解答本题的根本，需要知道在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫反应热；状态判断：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不变④若A、B、C、D为气体，且m+n≠x+y，压强恒定⑤体系颜色不变⑥单位时间内某物质内化学键的断裂量等于形成量⑦体系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．