题目

氢能源是最具有应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。 （1） 甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。 ①反应器中初始反应的生成物为 和 ，其物质的量之比为4：1，甲烷和水蒸气反应的方程式是。 ②已知反应器中还存在如下反应： i.          　 ii.          　 iii.          　 · Ⅲ为积碳反应，利用 和 计算 时，还需要利用 反应的 ③反应物投料比采用 ，大于初始反应的化学计量数之比，目的是（选填字母序号） ａ．促进 转化 ｂ．促进 转化为 ｃ．减少积碳生成 ④用 可以去除 。 体积分数和  消耗率随时间变化关系如下图所示。 从 时开始， 体积分数显著降低，单位时间 消耗率（填“升高”“降低”或“不变”）。此时 消耗率约为 ，但已失效，结合化学方程式解释原因：。 （2） 可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接 或 ，可交替得到 和 。①制 时，连接。产生 的电极方程式是。②改变开关连接方式，可得 。③结合①和②中电极3的电极反应式，说明电极3的作用：。 答案： 【1】CH4+2H2O=催化剂4H2+CO2【2】C(s)+2H2O(g)= CO2(g)+2H2(g)或C(s)+ CO2(g)=2CO(g)【3】abc【4】降低【5】CaO+ CO2= CaCO3，CaCO3覆盖在CaO表面，减少了CO2与CaO的接触面积 【1】K1【2】2H2O+2e-=H2↑+2OH-【3】制H2时，电极3发生反应：Ni(OH)2+ OH--e-=NiOOH+H2O。制O2时，上述电极反应逆向进行，使电极3得以循环使用

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