近來,制備和利用氫氣這一清潔能源已有多項成果.
(1)德國克萊斯公司成功研制了利用甲醇(CH
3OH)車載制氫燃料電池工藝,其原理如圖所示,請觀察此圖回答:
①燃料電池的正極反應(yīng)式為
;
②甲醇與流程圖中任一反應(yīng)物反應(yīng)制取氫氣的化學(xué)方程式
.
(2)美國Bay等工廠使用石油熱裂解的副產(chǎn)物甲烷來制取氫氣,其生產(chǎn)流程如圖:
①此流程的第Ⅱ步反應(yīng)為:CO(g)+H
2O(g)?H
2(g)+CO
2(g),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=
;
②此流程的第Ⅱ步反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如表1,在830℃,以表2的物質(zhì)的量(單位為mol)投入恒容反應(yīng)器發(fā)生上述反應(yīng),其中反應(yīng)開始時,向正反應(yīng)方向進(jìn)行的有
(填實驗編號);
表1
溫度/℃ |
400 |
500 |
830 |
1000 |
平衡常數(shù)K |
10 |
9 |
1 |
0.6 |
表2
實驗編號 |
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℃時,第Ⅱ步反應(yīng)生成1 mol氫氣的熱效應(yīng)值為33.2(單位為kJ),第1步反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
CH
4(g)+H
2O(g)═3H
2(g)+CO(g)△H=-103.3kJ?mol
-1則400℃時,甲烷和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式為
.
(3)我國科學(xué)家研究了常溫下利用Pt等催化劑在可見光作用下使水分解制氫氣的方法,如圖是三種催化劑在光照分解水實驗中的效果比較圖.能得出如圖結(jié)果的實驗方案是
.