天然气是一种重要的化工原料，现代工业中常用天然气生产氢气、一氧化碳、甲醇等高附加值化学品，或是将其用于燃料电池。
（1）用天然气作原料制取氢气和一氧化碳的主要反应如下：
Ⅰ.CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）ΔH₁=+206.1kJ⋅mol^-1
Ⅱ.CH₄（g）+2H₂O（g）⇌CO₂（g）+4H₂（g）ΔH₂=+165.0kJ⋅mol^-1
Ⅲ.CH₄（g）+CO₂（g）⇌2CO（g）+2H₂（g）ΔH₃
①反应Ⅱ在

高温

高温

（填“高温”、“低温”或“任何温度”）下为自发反应，反应Ⅲ的反应热ΔH₃=

+247.2kJ/mol

+247.2kJ/mol

。
②已知反应Ⅰ的正、逆反应活化能分别为E_a1、E_a2，反应Ⅱ的正、逆反应活化能分别为E_a3、E_a4，则E_a2+E_a3

＜

＜

E_a1+E_a4（填“＞”、“＜”或“=”）。
③在一定条件下，向恒容密闭容器中通入1molCH₄和2molCO₂，若只发生反应Ⅲ，则下列现象可以说明反应Ⅲ达到平衡的是

BD

BD

（填序号）。
A.v_正（CH₄）=2v_逆（CO）
B.气体平均相对分子质量不再改变
C.气体密度不再改变
D.CH₄与CO₂的物质的量之比不再改变
④一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCH₄和1molH₂O（g），发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，达到平衡时，容器中H₂O（g）和CO₂的物质的量均为0.2mol,此时CO的浓度为

0

.

4

V

0

.

4

V

mol⋅L^-1，反应Ⅲ的平衡常数为

8

V

2

8

V

2

mol²⋅L^-2。
（2）设计以天然气为燃料的电池，可以提高能源利用率。某燃料电池装置如图所示，A、B为多孔性碳棒。向该电池中持续通入CH₄，t₁时刻，已消耗的CH₄体积为67.2L（标准状况下），继续通入CH₄，此时负极的电极反应式为

CH₄-8e^-+9

CO

2

-

3

+3H₂O=10

HCO

-

3

CH₄-8e^-+9

CO

2

-

3

+3H₂O=10

HCO

-

3

；若向t₁时刻的溶液中加入

2

2

molKOH并将溶液混匀，可使溶液中只含有一种溶质。