10. 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,甲烷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:
Ⅰ.CH
4(g)+H
2O(g)
⇌CO(g)+3H
2(g)∆H=+206.4kJ
mol
-1Ⅱ.CO(g)+H
2O(g)
⇌CO
2(g)+H
2(g) ∆H=-44.1kJ
mol
-1根据上述信息请写出甲烷水蒸气催化重整的热化学反应方程式:
_____(2)在一定条件下向a、b两个恒温恒容的密闭容器中均通入1.1molCH
4(g)和1.1mol H
2O(g),利用反应Ⅰ制备H
2,测得两容器中CO的物质的量随时间的变化曲线分别为a和b(已知容器a、b的体积为2L)。
①恒温,恒容时,能判断反应Ⅰ一定处于化学平衡状态的依据是
______(填写字母序号)。
A.混合气体的压强不随时间改变
B.气体密度不随时间改变
C.H
2的体积分数不随时间改变
D.混合气体的平均相对分子质量不随时间改变
②a、b两容器的温度
______(填“相同”“不相同”或“不确定”);容器a中CH
4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CO
2参与电极反应。工作时负极的电极反应为2H
2+2CO
-4e
-=2H
2O+2CO
2。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H
2的体积为448mL(标准状况)时,乙池中C、D两电极质量变化量之差为
________g。