近来,制备和利用氢气这一清洁能源已有多项成果.
(1)德国克莱斯公司成功研制了利用甲醇(CH
3OH)车载制氢燃料电池工艺,其原理如图所示,请观察此图回答:
①燃料电池的正极反应式为
;
②甲醇与流程图中任一反应物反应制取氢气的化学方程式
.
(2)美国Bay等工厂使用石油热裂解的副产物甲烷来制取氢气,其生产流程如图:
①此流程的第Ⅱ步反应为:CO(g)+H
2O(g)?H
2(g)+CO
2(g),该反应的化学平衡常数表达式为K=
;
②此流程的第Ⅱ步反应的平衡常数随温度的变化如表1,在830℃,以表2的物质的量(单位为mol)投入恒容反应器发生上述反应,其中反应开始时,向正反应方向进行的有
(填实验编号);
表1
温度/℃ |
400 |
500 |
830 |
1000 |
平衡常数K |
10 |
9 |
1 |
0.6 |
表2
实验编号 |
n(CO) |
n(H2O) |
n(H2) |
n(CO2) |
A |
1 |
5 |
2 |
3 |
B |
2 |
2 |
1 |
1 |
C |
3 |
3 |
0 |
0 |
D |
0.5 |
2 |
1 |
1 |
③若400℃时,第Ⅱ步反应生成1 mol氢气的热效应值为33.2(单位为kJ),第1步反应的热化学方程式为:
CH
4(g)+H
2O(g)═3H
2(g)+CO(g)△H=-103.3kJ?mol
-1则400℃时,甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式为
.
(3)我国科学家研究了常温下利用Pt等催化剂在可见光作用下使水分解制氢气的方法,如图是三种催化剂在光照分解水实验中的效果比较图.能得出如图结果的实验方案是
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