Question

【題目】2019年12月20日，美國總統特朗普簽署了2020財政年度國防授權法案，對俄羅斯向歐洲進行天然氣輸出的“北溪2號”管道項目實施制裁，實施“美國優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略”。天然氣既是一種優(yōu)質能源，又是一種重要化工原料，甲燒水蒸氣催化重整制備高純氫是目前的研究熱點。

(1)甲烷水蒸氣催化重整是制備高純氫的方法之一，已知在反應器中存在如下反應過程：

Ⅰ.

Ⅱ.

根據上述信息請寫出甲烷水蒸氣催化重整的熱化學反方程式：________________。

(2)在一定條件下向a、b兩個恒溫恒容的密閉容器中均通入和，利用反應Ⅰ制備，測得兩容器中CO的物質的量隨時間的變化曲線分別為a和b（已知容器a、b的體積為2 L）。

則a、b兩容器的溫度________（填“相同”“不相同”或“不確定”）；在達到平衡前，容器a的壓強________（填“逐漸增大”“不變”或“逐漸減小”）；容器a中從反應開始到恰好平衡時的平均反應速率為________，在該溫度下反應的化學平衡常數K=________。

(3)某氫氧燃料電池以熔融態(tài)的碳酸鹽為電解質，其中參與電極反應。工作時負極的電極反應為。如圖所示，根據相關信息回答下列問題：

①正極的電極反應為________；

②當甲池中A電極理論上消耗的體積為448 mL（標準狀況）時，乙池中C、D兩電極質量變化量之差為________g。

Answer 1

【答案】 不相同 逐漸增大 675 1.28

【解析】

(1)根據蓋斯定律進行計算得到甲烷水蒸氣催化重整的熱化學反方程式。

(2)先計算甲烷消耗得物質的量，再算其平均反應速率，再計算甲烷、水剩余的物質的量，CO物質的量，H2物質的量，再計算反應的化學平衡常數。

(3)①正極是氧氣變?yōu)樘妓岣��?/span>②根據得失電子守恒建立關系進行計算。

(1)將兩個方程式相加得到甲烷水蒸氣催化重整的熱化學反方程式：；故答案為：。

(2)a、b兩容器達到平衡時CO的物質的量不相同，由于容器體積相同，因此反應的溫度不相同；在達到平衡前，反應是氣體物質的量增加的反應，因此容器a的壓強逐漸增大；容器a中甲烷從反應開始到恰好平衡時所需時間為4min，甲烷消耗得物質的量為1mol，因此其平均反應速率為，甲烷、水剩余的物質的量為0.1mol，CO物質的量為1mol，H2物質的量為3mol，在該溫度下反應的化學平衡常數；故答案為：不相同；逐漸增大；；675。

(3)①正極是氧氣變?yōu)樘妓岣�，其電極反應為；故答案為：。

②當甲池中A電極理論上消耗氫氣的體積為448 mL即0.02mol時，轉移電子為0.04mol，乙池中C生成氧氣，D質量增加，生成0.02mol銅，因此兩電極質量變化量之差為0.02×64 g=1.24g；故答案為：1.24。