Question

近來，制備和利用氫氣這一清潔能源已有多項成果。
(1)德國克萊斯公司成功研制了車載甲醇(CH₃OH)制氫燃料電池工藝，其原理如下圖所示，請觀察此圖回答

①燃料電池的正極反應式為____________________________。
②甲醇與流程圖中任一反應物反應制取氫氣的化學方程式________________________。
(2)美國Bay等工廠使用石油熱裂解的副產物甲烷來制取氫氣，其生產流程如下圖

①此流程的第Ⅱ步反應為：CO(g)＋H₂O(g)H₂(g)＋CO₂(g)，該反應的化學平衡常數表達式為K＝
________。
②此流程的第Ⅱ步反應的平衡常數隨溫度的變化如下表，在830℃、以表中的物質的量(單位為mol)投入恒容反應器發生上述反應，其中反應開始時，向正反應方向進行的有________(填實驗編號)。

③若400 ℃時，第Ⅱ步反應生成1 mol氫氣的熱效應值為33.2(單位為kJ)，第Ⅰ步反應的熱化學方程式為：
CH₄(g)＋H₂O(g)==3H₂(g)＋CO(g) ΔH＝-103.3 kJ·mol^-1 則400 ℃時，甲烷和水蒸氣反應生成二氧化碳和氫氣的熱化學方程式為______________________。
(3)我國科學家研究了常溫下利用Pt等催化劑在可見光作用下使水分解制氫氣的方法，下圖是三種催化劑在光照分解水實驗中的效果比較圖。能得出如圖結果的實驗方案是_____________________。

Answer 1

(1)①O₂＋2H₂O＋4e^-==4OH^-；②CH₃OH＋H₂O==2CO₂＋3H₂或2CH₃OH＋O₂==2CO₂＋4H₂或2CH₃OH＋
H₂O==CO₂＋CO＋5H₂或4CH₃OH＋O₂===2CO₂＋2CO＋8H₂
(2)①；②BC；③CH₄(g)＋2H₂O(g)==CO₂(g)＋4H₂(g) ΔH＝-136.5 kJ·mol^-1
(3)控制其他條件不變，每小時測定一次不同催化劑分解水產生氫氣的體積，記錄數據，作圖分析