页岩气是从页岩层中开采的一种非常重要的天然气资源,页岩气的主要成分是甲烷,是公认的洁净能源。
(1)页岩气不仅能用作燃料,还可用于生产合成气(CO和H
2)。CH
4与H
2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应CH
4(g)+H
2O(g) = CO(g)+3H
2(g) ΔH
1。已知:CH
4、H
2、CO的燃烧热(ΔH)分别为-a kJ·mol
-1、-b kJ·mol
-1、-c kJ·mol
-1;H
2O(l)=H
2O(g) ΔH="+d" kJ·mol
-1。
则ΔH
1=______________(用含字母a、b、c、d的代数式表示)kJ·mol
-1。
(2)用合成气生成甲醇的反应为CO(g)+2H
2(g)

CH
3OH(g) ΔH
2,在10 L恒容密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H
2,测得CO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示:

200 ℃时n(H
2)随时间的变化如下表所示:
t/min
| 0
| 1
| 3
| 5
|
n(H2)/mol
| 8.0
| 5.4
| 4.0
| 4.0
|
①ΔH
2____(填“>”“<”或“=”)0。
②写出两条可同时提高反应速率和CO转化率的措施:_____。
③下列说法正确的是____(填字母)。
a.温度越高,该反应的平衡常数越大
b.达平衡后再充入稀有气体,CO的转化率提高
c.容器内气体压强不再变化时,反应达到最大限度
d.图中压强:p
1<p
2④0~3 min内用CH
3OH表示的反应速率v(CH
3OH)=____mol·L
-1·min
-1。
⑤200 ℃时,该反应的平衡常数K=____。向上述200 ℃达到平衡的恒容密闭容器中再加入2 mol CO、4 mol H
2、2 mol CH
3OH,保持温度不变,则化学平衡____(填“正向”“逆向”或“不”)移动。
(3)甲烷、氧气和KOH溶液可组成燃料电池。标准状况下充入5.6 L甲烷,测得电路中转移1.2 mol电子,则甲烷的利用率为____。