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(甲醇)，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2 L密閉容器中進(jìn)行上述反應(yīng)，下列能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是____________(填序號(hào))；

A．v正(H2O)＝2v逆(CO2) B．n(CH3OH)∶n(O2)＝2∶3

C．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變 D．容器內(nèi)混合氣體密度保持不變

(3)①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)”)，通入氧氣一極的電極反應(yīng)式：_________。

②若用氫氧化鉀溶液作電解液制成甲醇燃料電池，其負(fù)極的電極反應(yīng)式為________________。

Answer 1

【答案】熱 AC 負(fù) O2＋4H＋＋4e－＝2H2O CH3OH－6e－＋8OH－＝CO32-＋6H2O

【解析】

(1)根據(jù)圖示分析判斷；

(2)達(dá)到平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、含量不變，據(jù)此分析判斷；

(3)①在燃料電池中，通入燃料甲醇的電極是負(fù)極、通入氧氣的電極是正極；②若用氫氧化鉀溶液作電解液制成甲醇燃料電池，甲醇在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸鉀，據(jù)此書寫電極反應(yīng)式。

(1)由圖可知，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，因此在圖構(gòu)想的物質(zhì)和能量循環(huán)中太陽能最終轉(zhuǎn)化為熱能，故答案為：熱；

(2)A．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(jì)量數(shù)之比，即n(CH3OH)∶(O2)=2∶3，故B錯(cuò)誤；

C．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C正確；

D．因容器體積以及氣體的質(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D錯(cuò)誤；

故答案為：AC；

(3)①甲醇、氧氣和稀硫酸制作燃料電池，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，故答案為：負(fù)；O2+4H++4e-＝2H2O；

②若用氫氧化鉀溶液作電解液制成甲醇燃料電池，甲醇在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸鉀，電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－＝CO32-＋6H2O，故答案為：CH3OH－6e－＋8OH－＝CO32-＋6H2O。