1.
(2022·沧州模拟)
由于油价飙升、能源多样化和能源供应安全需求,以及全球环境问题,使天然气成为一种全球性的能源,也使氢气被视为未来的能源媒介。国际上最为有效的制氢工艺是甲烷水蒸气重整反应,涉及的主要反应如下:
反应I:CH4(g)+ H2O(g) CO(g) +3H2(g) △H1=+206 kJ·mol-1
反应II:CH4(g)+ 2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) △H2=+165 kJ·mol-1
反应III:CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+H2(g) △H3
回答下列问题:
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(1)
△H
3=
。已知
(R、C为常数),反应I、II、III的平衡常数与温度T的变化关系如图甲所示,其中表示反应II的是曲线
(填标号)。
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(2)
不同压强下,将甲烷和水蒸气按照物质的量之比为1:3的比例投料,测得平衡状态下某物质随温度的变化如图乙所示。图中纵坐标可以表示
(填“CH
4转化率”或“CO
2物质的量分数”),压强p
1、p
2、p
3由大到小的顺序是
。
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(3)
一定条件下,向恒容容器中以物质的量之比为1:3的比例投入甲烷和水蒸气,达到平衡时,甲烷和水蒸气的转化率分别是80%和40%,则H
2的物质的量分数x(H
2)=
, 反应III以物质的量分数表示的平衡常数K
x=
。 (可用分数表示)
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(4)
一种高性能甲烷燃料电池的工作原理如图丙所示,使用特定催化剂只发生反应I,以熔融碳酸盐(MCO
3)为电解质,燃料电池负极的电极反应式为
。
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