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中国首台静默移动发电站MFC30 正式问世，MFC30 是基于甲醇重整制氢燃料电池发电技术。已知甲醇制氢方式主要有以下三种：

方法Ⅰ甲醇水蒸气重整制氢：CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　 ΔH1= +49.4kJ/mol

方法Ⅱ甲醇氧化重整制氢: CH3OH(g)+O2(g)CO2(g)+ 2H2(g)　　 ΔH2=-192.4 kJ/mol

方法Ⅲ甲醇分解制氢：CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　 ΔH3

（1）已知CO 的燃烧热△H=-283.0kJ/mol，请结合方法Ⅱ的热化学方程式计算△H3=__________，该反应在_________条件(“高温”，“低温”或“任意温度”下自发进行。

（2）实验室模拟方法Ⅰ制氢，当合成气组成n(CH3OH)∶n(H2O)=1∶1时，体系中甲醇的平衡转化率与温度和压强的关系如图甲所示。

①温度为250℃、压强为P2时，反应达平衡时H2的体积分数为______________________；

②图中的压强由小到大的顺序是___________________，理由是_________________________________。

（3）方法Ⅲ制H2的能量变化曲线如图乙所示。图中由曲线a变化到曲线b应采取的措施是_____________________。恒温恒容时，下列选项能说明该反应达到平衡状态的是___________。

a.v正(CO)=2v逆(H2)　　　　　　　　 b.体系的平均摩尔质量不再改变

c.H2的浓度保持不变　　　　　　 d. △H不再改变

（4）甲醇会对水质造成一定的污染，有一种电化学方法可以消除这种污染，原理是在通电的条件下将酸性溶液中的Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化。请写出Co3+去除甲醇的离子方程式______________________________。

（5）MFC30 燃料电池是以氢气为燃料、熔融Li2CO3与K2CO3混合物为电解质的高温型燃料电池，其负极的电极反应式为_________________________________。

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2016年9月，“乔歌里1号”中国首台静默移动发电站MFC30正式问世，MFC30是基于甲醇重整制氢燃料电池发电技术。

（1）甲醇制氢方式主要有以下三种：反应Ⅰ甲醇水蒸气重整制氢：CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) △H1=+49.4 kJ/mol反应Ⅱ甲醇分解制氢：CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) △H2=+90.6 kJ/mol反应Ⅲ气态甲醇氧化重整制氢同时生成二氧化碳和氢气：

①已知CO的燃烧热为283.0 kJ/mol，则反应Ⅲ的热化学反应方程式为____________。

②该三种制氢方式中，等量的甲醇产生氢气最多的是反应____________。(填“Ⅰ”、“Ⅱ”、“Ⅲ”）

（2）实验室模拟反应Ⅰ甲醇水蒸气重整制制氢观察，合成气组成n(CH3OH): n(H2O)=1∶1时，体系中甲醇的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示。

①该反应的平衡常数表达式为____________________。

②当温度为250℃、压强为P2时，反应达平衡时H2的体积分数为____________。

③图中的压强由小到大的顺序是____________。

（3）MFC30燃料电池是以氢为燃料，Li2CO3与K2CO3混合的碳酸盐为电解质的高温型燃料电池，其负极的电极反应式为____________，正极上通入的气体为____________。

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以高纯H2为燃料的质子交换膜燃料电池具有能量效率高、无污染等优点，但燃料中若混有CO将显著缩短电池寿命。

（1）以甲醇为原料制取高纯H2是重要研究方向。甲醇水蒸气重整制氢主要发生以下两个反应：

主反应：CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　　 △H=+49 kJ•mol-1

副反应：H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)　　 △H=+41 kJ•mol-1

①甲醇在催化剂作用下裂解可得到H2和CO，则该反应的化学方程式为_________________________，既能加快反应速率又能提高CH3OH平衡转化率的一种措施是_________________________。

②分析适当增大水醇比（nH2O∶nCH3OH）对甲醇水蒸气重整制氢的好处_________________________。

③某温度下，将nH2O∶nCH3OH =1∶1的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为p1，反应达到平衡时总压强为p2，则平衡时甲醇的转化率为_________________________。（忽略副反应）

（2）工业常用CH4 与水蒸气在一定条件下来制取H2，其原理为：

CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)　　 ΔH=+203kJ·mol-1

①该反应的逆反应速率表达式为； V逆=k·c(CO)·c3(H2)，k为速率常数，在某温度下，测得实验数据如表：

由上述数据可得该温度下，上述反应的逆反应速率常数k 为__________L3·mol-3·min-1。

②在体积为3L的密闭容器中通入物质的量均为3mol 的CH4和水蒸气，在一定条件下发生上述反应，测得平衡时H2的体积分数与温度及压强的关系如图所示，则压强Pl_____P2（填“大于”或“小于”）温度T3_______T4（填“大于”或“小于”）；压强为P1时，在N点； v正_______v逆（填“大于”或“小于”或“等于”）。求N点对应温度下该反应的平衡常数 K=_____________________。

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以高纯H2为燃料的质子交换膜燃料电池具有能量效率高、无污染等优点，但燃料中若混有CO将显著缩短电池寿命。

(1)以甲醇为原料制取高纯H2是重要研究方向。甲醇水蒸气重整制氢主要发生以下两个反应：

主反应：CH3OH(g) + H2O(g) ==CO2(g) + 3H2(g) △H = +49 kJ•mol－1

副反应：H2(g) + CO2(g) ==CO(g) + H2O(g)　 △H=+41 kJ•mol－1

①甲醇蒸气在催化剂作用下裂解可得到H2和CO，则该反应的热化学方程式为_________________，既能加快反应速率又能提高CH3OH平衡转化率的一种措施是_________________。

②分析适当增大水醇比对甲醇水蒸气重整制氢的好处是_______________。

③某温度下，将n(H2O)∶n(CH3OH) = 1∶1的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为P1，反应达平衡时总压强为P2，则平衡时甲醇的转化率为____________（忽略副反应）。

(2)工业上用CH4与水蒸气在一定条件下制取H2，原理为：CH4(g) + H2O(g)=CO(g) + 3H2(g)　 ΔH = + 203 kJ•mol－1

①该反应逆反应速率表达式为：v逆=k•c(CO) •c3(H2)，k 为速率常数，在某温度下测得实验数据如表：

由上述数据可得该温度下，该反应的逆反应速率常数 k为_________L3•mol－3•min－1。

②在体积为3 L的密闭容器中通入物质的量均为3 mol的CH4和水蒸气，在一定条件下发生上述反应，测得平衡时H2的体积分数与温度及压强的关系如图所示：则压强Pl_______P2（填“大于”或“小于”）；N点v正_______M点v逆（填“大于”或“小于”）；求Q点对应温度下该反应的平衡常数K=________。平衡后再向容器中加入1 mol CH4和1 mol CO，平衡_______移动（填“正反应方向”或“逆反应方向”或“不”）。

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以高纯H2为燃料的质子交换膜燃料电池具有能量效率高、无污染等优点，但燃料中若混有CO将显著缩短电池寿命。

(1)以甲醇为原料制取高纯H2是重要研究方向。甲醇水蒸气重整制氢主要发生以下两个反应：

主反应：CH3OH(g) + H2O(g) ==CO2(g) + 3H2(g) △H = +49 kJ•mol－1

副反应：H2(g) + CO2(g) ==CO(g) + H2O(g)　 △H=+41 kJ•mol－1

①甲醇蒸气在催化剂作用下裂解可得到H2和CO，则该反应的热化学方程式为_________________，既能加快反应速率又能提高CH3OH平衡转化率的一种措施是_________________。

②分析适当增大水醇比对甲醇水蒸气重整制氢的好处是_______________。

③某温度下，将n(H2O)∶n(CH3OH) = 1∶1的原料气充入恒容密闭容器中，初始压强为P1，反应达平衡时总压强为P2，则平衡时甲醇的转化率为____________（忽略副反应）。

(2)工业上用CH4与水蒸气在一定条件下制取H2，原理为：CH4(g) + H2O(g)=CO(g) + 3H2(g)　 ΔH = + 203 kJ•mol－1

①该反应逆反应速率表达式为：v逆=k•c(CO) •c3(H2)，k 为速率常数，在某温度下测得实验数据如表：

由上述数据可得该温度下，该反应的逆反应速率常数 k为_________L3•mol－3•min－1。

②在体积为3 L的密闭容器中通入物质的量均为3 mol的CH4和水蒸气，在一定条件下发生上述反应，测得平衡时H2的体积分数与温度及压强的关系如图所示：则压强Pl_______P2（填“大于”或“小于”）；N点v正_______M点v逆（填“大于”或“小于”）；求Q点对应温度下该反应的平衡常数K=________。平衡后再向容器中加入1 mol CH4和1 mol CO，平衡_______移动（填“正反应方向”或“逆反应方向”或“不”）。

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【加试题】甲醇水蒸气重整制氢(SRM)是用于驱动电动汽车的质子交换膜燃料电池的理想氢源,当 前研究主要集中在提高催化剂活性和降低尾气中CO含量,以免使燃料电池Pt电极中毒。重整过程发生的反应如下:

反应I CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)　　 ΔH1

反应Ⅱ CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)　　　　　　 ΔH2

反应Ⅲ.CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　　　　 ΔH3

其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,其中K2、K3随温度变化如下表所示:

请回答:

(1)反应Ⅱ能够自发进行的条件_______ (填 “低温”、“高温”或“任何温度”), ΔH1____ΔH3 (填 “>”、“<”或 “=” )。

(2)相同条件下,甲醇水蒸气重整制氢较甲醇直接分解制氢(反应Ⅱ)的先进之处在于_________。

(3)在常压、CaO催化下,CH3OH和H2O混和气体(体积比1∶1.2,总物质的量2.2mol)进行反应,tl时刻测得 CH3OH转化率及CO、CO2选择性随温度变化情况分别如图所示(CO、CO2的选择性:转化的CH3OH中生成CO、CO2的百分比)。

注:曲线a表示CH3OH的转化率,曲线b表示CO的选择性,曲线c表示 CO2的选择性

① 下列说法不正确的是_____。

A.反应适宜温度为300℃

B.工业生产通 常在负压条件下进行甲醇水蒸气重整

C.己知 CaO催化剂具有更高催化活性,可提高甲醇平衡转化率

D.添加CaO的复合催化剂可提高氢气产率

② 260℃ 时H2物质的量随时间的变化曲线如图所示。画出300℃时至t1时刻H2物质的量随时间的变化曲线_____。

(4)副产物CO2可以在酸性水溶液中电解生成甲酸,生成甲酸的电极反应式是_________。

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甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。回答下列问题：

（1）已知甲醇分解反应：CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)　　　　　 △H1=+90.64 kJ/mol

水蒸气变换反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　　　　　 △H2=-41.20 kJ/mol

则CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)　　　　　 △H3=____________kJ/mol

（2）科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。此历程中活化能最小的反应方程式为________________________________________________。

（3）在0.1MPa下，将总进料量1mol且n(CH3OH)：n(H2O)=1：1.3的混合气体充入一刚性密闭容器中反应。

①实验测得水煤气变换反应的速率随温度的升高明显下降，原因是_____________。

②平衡时，测得CH3OH的含量在给定温度范围内极小，H2、H2O(g)、CO、CO2四种组分含量与反应温度关系如图所示，a、c曲线对应物质的化学式分别为_______________、______________。

（4）573.2K时，向一刚性密闭容器中充入5.00 MPa CH3OH使其分解，t h后达平衡时H2的物质的量分数为60%，则t h内v(CH3OH)=_____________MPa/h，其平衡常数分压Kp=_________。

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甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。回答下列问题：

（1）已知甲醇分解反应：CH3OH(g) CO(g)+2H2(g)　　　　　 △H1=+90.64 kJ/mol

水蒸气变换反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　　　　　 △H2=-41.20 kJ/mol

则CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)　　　　　 △H3=____________kJ/mol

（2）科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd(Ⅲ)表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd(Ⅲ)表面的物种用*标注。此历程中活化能最小的反应方程式为________________________________________________。

（3）在0.1MPa下，将总进料量1mol且n(CH3OH)：n(H2O)=1：1.3的混合气体充入一刚性密闭容器中反应。

①实验测得水煤气变换反应的速率随温度的升高明显下降，原因是_____________。

②平衡时，测得CH3OH的含量在给定温度范围内极小，H2、H2O(g)、CO、CO2四种组分含量与反应温度关系如图所示，a、c曲线对应物质的化学式分别为_______________、______________。

（4）573.2K时，向一刚性密闭容器中充入5.00 MPa CH3OH使其分解，t h后达平衡时H2的物质的量分数为60%，则t h内v(CH3OH)=_____________MPa/h，其平衡常数分压Kp=_________。

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甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。回答下列问题：

（1）已知：甲醇分解反应：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g) △H1＝________ kJ·mol－1水蒸气变换反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H2＝－41．20 kJ·mol－1，则CH3OH（g）＋H2O（g）CO2（g）＋3H2（g）△H3＝+49.44kJ·mol－1。

（2）科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd（Ⅲ）表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd（Ⅲ）表面的物种用*标注。此历程中活化能最小的反应方程式为_________________________。

（3）在0.1MPa下，将总进料量1 mol且n（CH3OH）：n（H2O）＝1：1.3的混合气体充入一刚性密闭容器中反应。

①实验测得水煤气变换反应的速率随温度的升高明显下降，原因是__________。

②平衡时，测得CH3OH的含量在给定温度范围内极小，H2、H2O（g）、CO、CO2四种组分含量与反应温度关系如图所示，试解释a的含量约是c的含量3倍的原因__________。

（4）297 K时，向密闭容器Ⅰ(体积为4L）和Ⅱ（体积为8L）中分别充入下列物质发生反应，

达平衡时两个容器中c(H2)相等且c(H2)=0.5mol/L。则

①a=_____________。

②该温度时，Ⅰ中反应的K=___________。

③Ⅱ中按表格数据充入反应物此时反应的方向__________（填“正向进行”、“平衡”或“逆向进行”）。

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甲醇与水蒸气重整制氢可直接用于燃料电池。回答下列问题：

（1）已知：甲醇分解反应：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g) △H1＝________ kJ·mol－1水蒸气变换反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H2＝－41．20 kJ·mol－1，则CH3OH（g）＋H2O（g）CO2（g）＋3H2（g）△H3＝+49.44kJ·mol－1。

（2）科学家通过密度泛函理论研究甲醇与水蒸气重整制氢反应机理时，得到甲醇在Pd（Ⅲ）表面发生解离时四个路径与相对能量关系如图所示，其中附在Pd（Ⅲ）表面的物种用*标注。此历程中活化能最小的反应方程式为_________________________。

（3）在0.1MPa下，将总进料量1 mol且n（CH3OH）：n（H2O）＝1：1.3的混合气体充入一刚性密闭容器中反应。

①实验测得水煤气变换反应的速率随温度的升高明显下降，原因是__________。

②平衡时，测得CH3OH的含量在给定温度范围内极小，H2、H2O（g）、CO、CO2四种组分含量与反应温度关系如图所示，试解释a的含量约是c的含量3倍的原因__________。

（4）297 K时，向密闭容器Ⅰ(体积为4L）和Ⅱ（体积为8L）中分别充入下列物质发生反应，

达平衡时两个容器中c(H2)相等且c(H2)=0.5mol/L。则

①a=_____________。

②该温度时，Ⅰ中反应的K=___________。

③Ⅱ中按表格数据充入反应物此时反应的方向__________（填“正向进行”、“平衡”或“逆向进行”）。

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