Question

利用光能和光催化劑，可將CO₂和H₂O轉化為CH₄和O₂。紫外光照射時，在不同催化劑（I、II、III）作用下，CH₄產量隨光照時間的變化如下左圖所示。

　　　

(1)在0－30小時內，CH₄的平均生成速率v_I、v_II和v_III從大到小的順序為                ；反應開始后的12小時內，在第       種催化劑的作用下，收集的CH₄最多。

(2)將所得CH₄與H₂O(g)通入聚焦太陽能反應器，一定溫度下發生反應：CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)  K＝27mol²·L^－2。將等物質的量的CH₄和H₂O(g)充入1L恒容密閉容器，在上述溫度下發生反應達到平衡，測得CO的物質的量為0.10mol，CH₄的平衡轉化率為      　  （保留兩位有效數字）。

(3)甲烷燃料電池是利用CH₄跟氧氣或空氣反應將化學能轉化成電能的裝置，電解質溶液是強堿。下面有關說法正確的是      　（填編號）。

A．負極反應為：O₂+2H₂O+4e^- －→4OH-；

B．負極反應為：CH₄+10OH^- - 8e^-－→CO₃^2-+7H₂O

C．放電時溶液中的陰離子向負極移動

D．隨放電的進行，溶液的pH值不變

(4)如上右圖是一個電化學裝置示意圖，甲烷燃料電池作其電源。

①如果A為含有鐵、銀、金、碳雜質的粗銅，B為純銅，C為CuSO₄溶液，通電后，Cu^2＋的濃度將　    　(填“增大”、“減小”或“不變”)。

②如果A是鉑電極，B是石墨電極，C是KBr溶液，通電時陽極的電極反應式是__________________________。

③特定條件下，該裝置使用惰性電極電解Na₂SO₄濃溶液可制得少量過氧化氫：在陽極上SO被氧化成S₂O(過二硫酸根離子)，S₂O與H₂O反應即可生成H₂O₂，

S₂O＋2H₂O === 2SO＋H₂O₂＋2H^＋。若各反應物質的轉化率均為100%，則要制取1 mol H₂O₂，理論上燃料電池需消耗CH₄的物質的量為              。

Answer 1

（1）V_III＞V_II＞V_I＞；Ⅱ（2）91%

（3）BC   (4)①減小　�、�2Br^-―→Br₂+2e^－  ③0.25mol