2017年5月18日,中国国土资源部地质调查局宣布,我国在南海进行的可燃冰试采获得成功,成为全球第一个海域试采可燃冰成功的国家,可燃冰即天然气水合物,甲烷含量占80%至99.9%。化工生产中用甲烷和水蒸气反应得到以CO和H
2为主的混合气体,这种混合气体可用于生产甲醇或合成氨,回答下列问题:
(1)对甲烷而言,有如下两个主要反应:
①CH
4(g)+1/2O
2(g)=CO(g)+2H
2(g) △H
1 =-36kJ·mol
-1②CH
4(g)+H
2O(g)=CO(g)+3H
2(g) △H
2 =+216kJ·mol
-1若不考虑热量耗散,物料转化率均为100%,最终炉中出来的气体只有CO、H
2,为维持热平衡,每生产lmolCO,转移电子的数目为__________。
(2)甲醇是一种用途广泛的化工原料,工业上常用下列两种反应制备甲醇:
CO(g)+2H
2(g)=CH
3OH(g) △H
1 =-90kJ·mol
-1 K
1CO
2(g)+3H
2(g)= CH
3OH(g)+H
2O(l) △H
2 K
2己知: CO(g)+H
2O(g)= CO
2(g)+H
2(g) △H
3 =-41.1kJ·mol
-1 K
3H
2O(l)=H
2O(g) △H
4 =+44.0kJ·mol
-1 K
4则△H
2=______ K
2=_______ (用含K
1、K
3、K
4的代数式表示)
(3)在一恒温恒容密闭容器中充入1molCO
2和3molH
2模拟工业合成甲醇的反应:CO
2(g)十3H
2(g)

CH
3OH(g)十H
2O(g)
①下列能说明该反应已达到平衡状态的是______________________。
A.混合气体平均相对分子质量不变 | B.混合气体密度不变 |
C.容器内压强恒定不变 | D.反应速率满足以下关系:V正(CO2)=3V逆(H2) |
E.CO
2、H
2、CH
3OH、H
2O物质的量浓度之比为1:3:1:1
F.单位时间内断裂3N
AH-H键的同时形成2molH-O键
②模拟过程中测得CO
2和CH
3OH(g)浓度随时间变化如图所示,若此时容器内压强为P,则用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K
P为_____________(用含P的代数式表示,数值保留两位小数),若此时再向容器内充入0.25molCO
2和0.25molCH
3OH的混合气体,则平衡______(填“正向“逆向“不”)移动。(已知:气体分压=气体总压×体积分数)

(4)甲醇可在电解银催化作用下制甲醛,从贵金属阳极泥中可提取“粗银”“粗银”(含Ag、Cu、Au)可用电解槽电解精炼,纯银作阴极,采用AgNO
3和稀HNO
3的混合液作电解液,阴极的主要电极反应式为_____。阴极还有少量副反应发生,产生的气体遇空气迅速变为红棕色,该副反应的电极反应式为_______。硝酸浓度不能过大,其原因是___________________________________________。