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2019年12月20日,美国总统特朗普签署了2020财政年度国防授权法案,对俄罗...

20191220日,美国总统特朗普签署了2020财政年度国防授权法案,对俄罗斯向欧洲进行天然气输出的“北溪2号”管道项目实施制裁,实施“美国优先发展战略”。天然气既是一种优质能源,又是一种重要化工原料,甲烧水蒸气催化重整制备高纯氢是目前的研究热点。

(1)甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一,已知在反应器中存在如下反应过程:

.

.

根据上述信息请写出甲烷水蒸气催化重整的热化学反方程式:________________

(2)在一定条件下向ab两个恒温恒容的密闭容器中均通入,利用反应Ⅰ制备,测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为ab(已知容器ab的体积为2 L)。

ab两容器的温度________(填“相同”“不相同”或“不确定”);在达到平衡前,容器a的压强________(填“逐渐增大”“不变”或“逐渐减小”);容器a从反应开始到恰好平衡时的平均反应速率为________,在该温度下反应的化学平衡常数K=________

(3)某氢氧燃料电池以熔融态的碳酸盐为电解质,其中参与电极反应。工作时负极的电极反应为。如图所示,根据相关信息回答下列问题:

①正极的电极反应为________

②当甲池中A电极理论上消耗的体积为448 mL(标准状况)时,乙池中CD两电极质量变化量之差为________g

 

不相同 逐渐增大 675 1.28 【解析】 (1)根据盖斯定律进行计算得到甲烷水蒸气催化重整的热化学反方程式。 (2)先计算甲烷消耗得物质的量,再算其平均反应速率,再计算甲烷、水剩余的物质的量,CO物质的量,H2物质的量,再计算反应的化学平衡常数。 (3)①正极是氧气变为碳酸根;②根据得失电子守恒建立关系进行计算。 (1)将两个方程式相加得到甲烷水蒸气催化重整的热化学反方程式:;故答案为:。 (2)a、b两容器达到平衡时CO的物质的量不相同,由于容器体积相同,因此反应的温度不相同;在达到平衡前,反应是气体物质的量增加的反应,因此容器a的压强逐渐增大;容器a中甲烷从反应开始到恰好平衡时所需时间为4min,甲烷消耗得物质的量为1mol,因此其平均反应速率为,甲烷、水剩余的物质的量为0.1mol,CO物质的量为1mol,H2物质的量为3mol,在该温度下反应的化学平衡常数;故答案为:不相同;逐渐增大;;675。 (3)①正极是氧气变为碳酸根,其电极反应为;故答案为:。 ②当甲池中A电极理论上消耗氢气的体积为448 mL即0.02mol时,转移电子为0.04mol,乙池中C生成氧气,D质量增加,生成0.02mol铜,因此两电极质量变化量之差为0.02×64 g=1.24g;故答案为:1.24。  
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