3 . 氢能是一种极具发展潜力的清洁能源，以下是几种制取氢气的方法。回答下列问题：

Ⅰ.水煤气变换制氢：   

(1)在容积不变的密闭容器中，将2.0mol与8.0mol混合加热到830℃发生上述反应，达到平衡时的转化率是80%。该反应的平衡常数__________。
(2)实验发现，其他条件不变，在相同时间内，向上述体系中投入一定量的可以增大的体积分数。对比实验的结果如图所示。

①投入时，的体积分数增大的原因是____________________（用化学方程式表示）。

②纳米和微米相比，对应的体积分数更大的原因是__________。

Ⅱ.甲醇水蒸气重整制氢：   

(3)在恒温、恒容的密闭容器中发生反应，下列叙述能说明该反应达到化学平衡状态的是__________（填标号）。

a.的分压不再变化       b.

c.混合气体的密度不再变化       d.混合气体的平均相对分子质量不再变化

(4)298K时，相关物质的相对能量如图所示，该反应的__________。

Ⅲ.氨电解法制氢

利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。

(5)该装置的能量转化形式为____________________。
(6)电解过程中的移动方向为__________（填“从左往右”或“从右往左”）。
(7)阳极的电极反应式为____________________。

5 . 利用CO₂催化加氢合成甲醚，主要发生的反应如下：
反应Ⅰ   CO₂(g)＋H₂(g)CO(g)＋H₂O(g)　ΔH₁=41.2 kJ·mol⁻¹
反应Ⅱ 2CO₂(g)＋6H₂(g)CH₃OCH₃(g)＋3H₂O(g)ΔH₂=−122.5 kJ·mol⁻¹
在恒压、CO₂和H₂的起始量一定的条件下，CO₂平衡转化率和平衡时CH₃OCH₃的选择性随温度的变化如图。已知：CH₃OCH₃的选择性=。

(1)反应Ⅱ能自发进行的条件为_______。
A．高温                                 B．低温                                 C．任意温度
(2)220 ℃时，在催化剂作用下CO₂与H₂反应一段时间后，测得CH₃OCH₃的选择性为60%（A点）。若不改变反应温度，一定能提高CH₃OCH₃选择性的措施有________________。
(3)300°C时，通入CO₂、H₂各1 mol，若只考虑反应I、Ⅱ，平衡时CH₃OCH₃的选择性、CO₂的平衡转化率均为40%，平衡时生成CH₃OCH₃的物质的量为________________mol。
(4)温度高于300 ℃时，CO₂平衡转化率随温度升高而增加的原因是_____________________。
(5)以甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。该电池负极的电极反应为_________________。

7 . CO₂是目前大气中含量最高的一种温室气体，中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40-50% ，CO₂的综合利用是解决温室问题的有效途径。
(1)研究表明CO₂和H₂在催化剂存在下可发生反应生成CH₃OH已知部分反应的热化学方程式如下：
CH₃OH(g)+O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l)     ΔH₁ =a kJ·mol^-1
H₂(g)+O₂(g)=H₂O(l)     ΔH₂ =b kJ·mol^-1
H₂O(g) = H₂O(l)     ΔH₃=c kJ·mol^-1
则CO₂(g)+3H₂(g)H₂O(g)+CH₃OH(g)     ΔH=___________
(2)为研究CO₂与CO之间的转化，让一定量的CO₂与足量碳在体积可变的密闭容器中反应：C(s)+CO₂(g)2CO(g)     ΔH， 反应达平衡后，测得压强、温度对CO的体积分数的影响如图1所示。

回答下列问题：
①压强P₁、P₂、P₃的大小关系是___________；K_a、K _b、K_c为a、b、c三点对应的平衡常数，则其大小关系是___________。
②900℃、1.0MPa时，足量碳与amol CO₂反应达平衡后，CO₂的转化率为___________(保留三位有效数字，该反应的平衡常数Kp=___________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
③以二氧化钛表面覆盖Cu₂Al₂O₄为催化剂，可以将CO₂和CH₄直接转化成乙酸，CO₂(g)+CH₄(g)CH₃COOH(g)。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图2所示。250~300℃时，乙酸的生成速率降低的主要原因是___________。
(3)以铅蓄电池为电源可将CO₂转化为乙烯，其原理如图3所示，电解所用电极材料均为惰性电极。阴极上的电极反应式为___________；每生成0.5mol乙烯，理论上需消耗铅蓄电池中___________mol硫酸。

9 . 我国提出“碳达峰”目标是在2030年前达到最高值，2060年前达到“碳中和”。因此，二氧化碳的综合利用尤为重要。
(1)通过使用不同新型催化剂，实现二氧化碳加氢合成转化为二甲醚(CH₃OCH₃)也有广泛的应用。
反应I：　
反应Ⅱ：　
反应Ⅲ：　
①结合计算分析反应的自发性：_____。
②恒压、投料比的情况下，不同温度下CO₂的平衡转化率和产物的选择性(选择性是指生成某物质消耗的CO₂占CO₂消耗总量的百分比)如下图所示：

当温度超过290℃，CO₂的平衡转化率随温度升高而增大的原因是_____。
③工业实际设计温度一般在230∼270℃范围内变化，不能过高的原因是_____。
(2)研究表明，在电解质水溶液中，CO₂气体可被电化学还原。
①CO₂在碱性介质中电还原为正丙醇(CH₃CH₂CH₂OH)的电极反应方程式为_____。
②在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO₂电还原为CO的反应进程中(H⁺被还原为H₂的反应可同时发生)，相对能量变化如图。由此判断，CO₂电还原为CO从易到难的顺序为_____(用a、b、c字母排序)。

(3)CO₂参与的乙苯脱氢机理如图所示(α、β表示乙苯分子中C或H原子的位置；A、B为催化剂的活性位点，其中A位点带部分正电荷，B₁、B₂位点带部分负电荷)。

图中所示反应机理中步骤I可描述为：乙苯α-H带部分正电荷，被带部分负电荷的B₁位点吸引，随后解离出H⁺并吸附在B₁位点上；步骤Ⅱ可描述为：_____。

10 . 甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应：
①CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)　ΔH=＋206 kJ·mol^-1
②CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)+H₂(g)　ΔH=-41 kJ·mol^-1
恒定压强为100 kPa时，将n(CH₄)∶n(H₂O)=1∶3的混合气体投入反应器中，平衡时，各组分的物质的量分数与温度的关系如下图所示。

回答下列问题：
(1)写出CH₄与CO₂生成H₂和CO的热化学方程式：_______。
(2)关于甲烷和水蒸气催化制氢反应，下列叙述正确的是_______(填标号)。
A．恒温、恒容条件下，加入惰性气体，压强增大，反应速率加快
B．恒温、恒容条件下，加入水蒸气，活化分子百分数增大，反应速率加快
C．升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率加快
(3)系统中H₂的含量，在700℃左右出现峰值，试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因：
①低于700℃，_______；
②高于700℃，_______。
(4)反应①的平衡常数的表达式K_p=_______(K_p是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
(5)利用微生物燃料电池处理某废水的工作原理如图所示。

该电池a电极反应式为_______。