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1所示,请观察此图回答:
①此碱性燃料电池的正极反应式为
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-
;
②甲醇与水反应制取氢气的化学方程式
CH3OH+H2O?3H2+CO2
CH3OH+H2O?3H2+CO2
.
(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2:
①此流程的第II步反应为:CO(g)+H
2O(g)
H
2(g)+CO
2(g),平衡常数随温度的变化如下表.
温度/℃ |
400 |
500 |
830 |
1000 |
平衡常数K |
10 |
9 |
1 |
0.6 |
在830℃,n(CO)、n(H
2O)、n(H
2)、n(CO
2)的物质的量分别是1、5、2、3投入恒容反应器发生上述反应,反应开始时,向
逆
逆
(填正、逆)反应方向进行.
②若400℃时,第Ⅱ步反应生成l mol氢气放出的热量为33.2kJ,第I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
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1
CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)△H=-136.5kJ?mol-1
.
(3)工业上有一种用CO
2来生产甲醇燃料的方法:
CO
2(g)+3H
2(g)
CH
3OH(g)+H
2O(g)△H=-49.0kJ?mol
-1将6molCO
2和8molH
2充入2L的密闭容器中,测得H
2的物质的量随时间变化如图3所示(实线).
①a点正反应速率
大于
大于
(填大于、等于或小于)逆反应速率.
②求平衡时氢气的转化率
75%
75%
和该条件下反应的平衡常数K=
0.5
0.5
.
③仅改变某一实验条件再进行两次实验,测得H
2的物质的量随时间变化如图3虚线所示,曲线I对应的实验条件改变是
升高温度
升高温度
,曲线II对应的实验条件改变是
增大压强
增大压强
.