甲烷作為一種新能源在化學領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,請回答下列問題:
(1)高爐冶鐵過程中,甲烷在催化反應(yīng)室中產(chǎn)生水煤氣(CO和H
2)還原氧化鐵,有關(guān)反應(yīng)為:CH
4(g)+CO
2(g)═2CO(g)+2H
2(g)△H=+260kJ?mol
-1已知:2CO(g)+O
2(g)═2CO
2(g)△H=-566kJ?mol
-1則CH
4與O
2反應(yīng)生成CO和H
2的熱化學方程式為
;
(2)將一定量的CO(g)與H
2(g)通入定容的聚焦太陽能反應(yīng)器,發(fā)生反應(yīng):
CO(g)+3H
2(g)?CH
4(g)+H
2O(g).該反應(yīng)△H=-206kJ?mol
-1.
①在不同催化劑(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)作用下,CH
4產(chǎn)量隨光照時間的變化如圖1所示.在0~30 小時內(nèi),CH
4的平均生成速率 v
Ⅰ、v
Ⅱ和v
Ⅲ從大到小的順序為
.
②能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是
.
A.容器內(nèi)壓強保持不變 B.氣體平均相對分子質(zhì)量保持不變
C.v
正(CH
4)=v
逆(H
2) D.CO的濃度保持不變
(3)如圖2所示,裝置Ⅰ為甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液),通過裝置Ⅱ?qū)崿F(xiàn)鐵棒上鍍銅.
①a處應(yīng)通入
(填“CH
4”或“O
2”),b處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是
.
②電鍍結(jié)束后,裝置Ⅰ中溶液的pH
(填寫“變大”“變小”或“不變”,下同),裝置Ⅱ中Cu
2+的物質(zhì)的量濃度
.
③電鍍結(jié)束后,裝置Ⅰ溶液中的陰離子除了OH
-以外還含有
(忽略水解).
④在此過程中若完全反應(yīng),裝置Ⅱ中陰極質(zhì)量變化12.8g,則裝置Ⅰ中理論上消耗甲烷
L(標準狀況下).