据报道,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。
(1)甲烷重整是提高甲烷利用率的重要方式,有以下三种:
部分氧化: CH
4(g)+1/2O
2(g)

CO(g)+2H
2(g) Δ
H1= —35.9kJ·mol
-1 ①
水蒸气重整:CH
4(g)+H
2O(g)

CO(g)+3H
2(g) Δ
H2=+205.9kJ·mol
-1 ②
CO(g)+H
2O(g)

CO
2(g)+H
2(g) Δ
H3= —41.2kJ·mol
-1 ③
二氧化碳重整:CH
4(g)+CO
2(g)

2CO(g)+2H
2(g) Δ
H4 ④
则反应②自发进行的条件是________________,Δ
H4 =_____________kJ·mol
-1。
(2)起始向密闭容器中充入一定量的CH
4(g)和O
2(g),发生反应①。CH
4(g)的平衡转化率与温度(T)和压强(P)的关系如图所示。

①N、P两点的平衡常数:
K(N)_______
K(P)(填“>”“<”或“=”),理由是_____________。
②M、N两点的H
2的物质的量浓度
c(M)____
c(N)(填“>”“<”或“=”)。
(3)合成气CO和H
2在一定条件下能发生如下反应:CO(g) +2H
2(g)

CH
3OH(g)。在容积均为V L的甲、乙、丙三个密闭容器中分别充入amol CO和2a mol H
2,三个容器的反应温度分别为T
1、T
2、T
3且恒定不变,在其他条件相同的情况下,实验测得反应均进行到
t min时CO的体积分数如图所示,此时三个容器中一定处在化学平衡状态的是_________(填“T
1”或“T
2” 或“T
3”);该温度下的化学平衡常数为___________(用a、V表示)。

(4)光能储存一般是指将光能转换为电能或化学能进行储存,利用太阳光、CO
2、H
2O生成甲醇的光能储存装置如图所示,制备开始时质子交换膜两侧的溶液质量相等。则b极的电极反应式为_________。
