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0～3min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】
（1）熱
（2）0.015mol?L﹣1?min﹣1； ad
（3）負； O2+4H++4e﹣=2H2O
【解析】解：（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，所以答案是：熱；（2）①0～3min內甲醇的物質的量變化0.090mol，則v= =0.015molL﹣1min﹣1，

所以答案是：0.015molL﹣1min﹣1；

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

b．無論是否達到平衡狀態，生成物的物質的量之比都等于化學計量數之比，即n（CH3OH）：n（O2）=2：3，故b錯誤；

c．因氣體的體積以及質量不變，則容器內密度保持不變，不能用于判斷是否達到平衡狀態，故c錯誤；

d．反應前后氣體的體積不等，容器內壓強保持不變，可說明達到平衡狀態，故d正確．

所以答案是：ad；（3）反應中甲醇被氧化，應為電池的負極，正極發生還原反應，氧氣被還原生成水，電極方程式為O2+4H++4e﹣=2H2O，

所以答案是：負；O2+4H++4e﹣=2H2O．

【考點精析】掌握反應熱和焓變和化學平衡狀態的判斷是解答本題的根本，需要知道在化學反應中放出或吸收的熱量，通常叫反應熱；狀態判斷：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，壓強恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內某物質內化學鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．