我国在南海北部神狐海域进行的可燃冰(甲烷的水合物)试采获得成功。甲烷是一种重要的化工原料。甲烷重整是提高甲烷利用率的重要方式。
回答下列问题:
(1)
①
②
写出
与
反应生成CO和
的热化学方程式:
_______。
(2)高温下,在1L密闭容器中通入1mol甲烷,发生如下反应:
。反应在初期阶段的速率方程为
,其中
为反应速率常数。
①设反应开始时的反应速率为
,甲烷的转化率为
时的反应速率为
,则
_______。
②对于处于初期阶段的该反应,下列说法正确的是
_______(填字母)。
A.
与甲烷浓度成正比
B.压强不变时,反应到达平衡状态
C.乙烷的生成速率逐渐增大
D.
与温度无关
③平衡时,再通入1 mol甲烷,则反应的平衡常数K
_______(填“增大”“减小”或“不变”,下同),甲烷的转化率
_______。
(3)
和
都是比较稳定的分子,科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化,其原理如图所示:
当在某电极上生成的两种有机物物质的量之比为1:1时,该电极上的电极反应式为
_______。
和
的物质的量比为
_______。
(4)我国科学家对甲烷和水蒸气催化重整反应机理也进行了广泛研究,通常认为该反应分两步进行。第一步:
催化裂解生成
和碳(或碳氢物种),其中碳(或碳氢物种)吸附在催化剂上,如
;第二步:碳(或碳氢物种)和
反应生成
和
,如
,反应过程和能量变化残图如下:
判断
_______(填序号)过程加入催化剂,原因是
_______。控制整个过程②反应速率的是第Ⅱ步,其原因为
_______。