近年来,碳和碳的化合物在生产生活实际中应用越来越广泛。
(1)CO和H2的混合气体俗称合成气,是一种重要的工业原料气,焦炭、天然气(主要成分为CH4)、重油、煤在高温下均可与水蒸气反应制得合成气。已知某反应的平衡常数表达式为:K=,它所对应的化学方程式为: 。
(2)甲醇是一种重要的化工原料,在日常生活中有着广泛的应用。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇:
反应Ⅰ:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
反应Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
在以上制备甲醇的两个反应中:反应Ⅰ优于反应Ⅱ,原因为_________________。
(3)在Cu2O/ZnO做催化剂的条件下,将1molCO(g)和2molH2(g)充入容积为2L的密闭容器中合成CH3OH(g),反应过程中,CH3OH的物质的量(n)与时间(t)及温度的关系如下图所示。
根据题意回答下列问题:
①正方应是______反应(填“放热”或“吸热”);500℃时平衡常数K= 。
②在300℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)= 。
③若其它条件不变,对处于Z点的体系,将体积压缩至原来的1/2,达到新的平衡后,下列有关该体系的说法正确的是 。
a.氢气的浓度与原平衡比减少 b.正、逆反应速率都加快
c.甲醇的物质的量增加 d.重新平衡时n(H2) /n(CH3OH)增大
④据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量的CO2有利于维持Cu2O的量不变,原因是: (写出相关的化学方程式并辅以必要的文字说明)。
(3)甲烷是一种清洁能源,也可用于燃料电池。某甲烷燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料做电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分A物质参加循环(见下图)。A物质的化学式是_________;该原电池的负极反应式可表示为 。