化石燃料的综合利用既能减少污染，又能提高资源利用率。回答下列问题：
（1）煤的气化是将煤转化为气体燃料，其中重要的一步反应是高温下焦炭与水蒸气反应制备水煤气（CO、H₂），该反应的化学方程式为

C

+

H

2

O

（

g

）

高温

CO

+

H

2

C

+

H

2

O

（

g

）

高温

CO

+

H

2

。
（2）合成氨工业是煤化工产业链中非常重要的一步。合成氨反应过程中的能量变化如图所示，则该反应为

放热

放热

（填“吸热”或“放热”）反应。

（3）实验室模拟工业合成氨，向2L恒容密闭容器内充入1molN₂反应过程和3molH₂，在一定条件下发生反应。若经过5min后，测得容器内NH₃的物质的量为1mol,则这段时间内，v（N₂）=

0.05mol⋅L^-1⋅min^-1

0.05mol⋅L^-1⋅min^-1

，此时容器内H₂的物质的量浓度为

0.75mol⋅L^-1

0.75mol⋅L^-1

。
（4）天然气的主要成分是CH₄。在酸性介质中，利用反应CH₄+2O₂═CO₂+2H₂O可设计成结构简单、能量转化率高、对环境无污染的燃料电池，其工作原理如图所示（其中质子交换膜只允许H⁺通过）：

通入b气体的电极名称为

正极

正极

，通入a气体的电极上反应式为

C

H

4

+

2

H

2

O

-

8

e

-

═

C

O

2

+

8

H

+

C

H

4

+

2

H

2

O

-

8

e

-

═

C

O

2

+

8

H

+

。