甲醇是重要的化工原料,发展前景广阔。工业上可利用\(\rm{CO}\)或\(\rm{CO_{2}}\)来生产甲醇,有关化学反应及其平衡常数如下:
\(\rm{①2H_{2}(g)+CO(g)⇌CH_{3}OH(g)}\) \(\rm{K_{1}}\)
\(\rm{②H_{2}(g)+CO_{2}(g)⇌H_{2}O(g)+CO(g)}\) \(\rm{K_{2}}\)
\(\rm{③3H_{2}(g)+CO_{2}(g)⇌CH_{3}OH(g)+H_{2}O(g)K_{3}}\)
\(\rm{(1)K_{1}}\)、\(\rm{K_{2}}\)、\(\rm{K_{3}}\)之间的关系为\(\rm{K_{3}=}\) ______ \(\rm{(}\)用\(\rm{K_{1}}\)、\(\rm{K_{2}}\)表示\(\rm{)}\)。
\(\rm{(2)}\)一定温度下,在\(\rm{3L}\)容积可变的密闭容器中发生反应\(\rm{②}\),已知\(\rm{c(CO)}\)与反应时间\(\rm{t}\)变化曲线\(\rm{I}\)如图所示,若在\(\rm{t_{0}}\)时刻分别改变一个条件,曲线\(\rm{I}\)变为曲线Ⅱ或曲线\(\rm{III.}\)当曲线\(\rm{I}\)变为曲线Ⅱ时,改变的条件是 ______ 。当曲线\(\rm{I}\)变为曲线\(\rm{III}\)时,改变的条件是 ______ 。
\(\rm{(3)}\)在\(\rm{210~290℃}\),保持原料气中\(\rm{CO_{2}}\)和\(\rm{H_{2}}\)的投料比不变,按一定流速通过催化剂甲,主要发生反应\(\rm{③}\),得到甲醇的实际产率、平衡产率与温度的关系如下图所示。
\(\rm{\triangle H_{1}}\) ______ \(\rm{0(}\)填“\(\rm{ > }\)”、“\(\rm{=}\)”或“\(\rm{ < }\)”\(\rm{)}\),其依据是 ______ 。
\(\rm{(4)}\)某实验控制压强一定,\(\rm{CO_{2}}\)和\(\rm{H_{2}}\)初始投料比一定,按一定流速通过催化剂乙,经过相同时间测得如下实验数据\(\rm{(}\)反应未达到平衡状态\(\rm{)}\):
\(\rm{T(K)}\) | \(\rm{CO_{2}}\)实际转化率\(\rm{(\%)}\) | 甲醇选择性\(\rm{(\%)^{【注】}}\) |
\(\rm{543}\) | \(\rm{12.3}\) | \(\rm{42.3}\) |
\(\rm{553}\) | \(\rm{15.3}\) | \(\rm{39.1}\) |
表中实验数据表明,升高温度,\(\rm{CO_{2}}\)的实际转化率提高而甲醇的选择性降低。其原因是 ______ 。
\(\rm{(5)}\)图是某甲醇燃料电池工作的示意图。质子交换膜\(\rm{(}\)只有质子能够通过\(\rm{)}\)左右两侧的溶液均为\(\rm{1L}\) \(\rm{2mol⋅L^{-1}}\) \(\rm{H_{2}SO_{4}}\)溶液。电极\(\rm{a}\)上发生的电极反应式为 ______ 。当电池中有\(\rm{1mol}\) \(\rm{e^{-}}\)发生转移时左右两侧溶液的质量之差为 ______ \(\rm{g(}\)忽略气体的溶解\(\rm{)}\)。