1. (2019·北京) 氢能源是最具有应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。

1. （1） 甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。

   ①反应器中初始反应的生成物为 和 ，其物质的量之比为4：1，甲烷和水蒸气反应的方程式是。

   ②已知反应器中还存在如下反应：

   i.          　

   ii.          　

   iii.          　 ·

   Ⅲ为积碳反应，利用 和 计算 时，还需要利用 反应的

   ③反应物投料比采用 ，大于初始反应的化学计量数之比，目的是（选填字母序号）

   ａ．促进 转化

   ｂ．促进 转化为

   ｃ．减少积碳生成

   ④用 可以去除 。 体积分数和  消耗率随时间变化关系如下图所示。

   从 时开始， 体积分数显著降低，单位时间 消耗率（填“升高”“降低”或“不变”）。此时 消耗率约为 ，但已失效，结合化学方程式解释原因：。

3. （2） 可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接 或 ，可交替得到 和 。
   

   ①制 时，连接。

   产生 的电极方程式是。

   ②改变开关连接方式，可得 。

   ③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：。