13. 新考法(2023·南通中考)化学储氢材料研发是当下科技研究的热点之一。
(1) 下列化学储氢材料中含氢量最高的是______(填字母)。
A. $NH_{3}$
B. $N_{2}H_{4}$
C. $CH_{4}$
(2) 我国科学家发明了一种将甲烷中的氢转化为氢气的工艺(原理如图所示)。

总反应的化学方程式为$CH_{4}+H_{2}O= CO+3H_{2}$。
①反应器Ⅰ中的化学反应方程式为______。
②当甲烷的转化率($\frac{参加反应的甲烷质量}{反应前甲烷的质量}×100\%$)为80%时,理论上1.0 t甲烷与足量水蒸气反应生成氢气的总质量是______t。(写出计算过程)

(1)C
(2)① $H_2O + Ce_2O_3 \xlongequal{400^{\circ}C} 2CeO_2 + H_2$ ②0.3
解:设理论上1.0t甲烷和足量水蒸气反应生成氢气的质量为x。
$CH_4 + H_2O = CO + 3H_2$
16　　　　　　　6
$1.0t \times 80\%$　　　　x
$ \frac{16}{6} = \frac{1.0t \times 80\%}{x} $ $x = 0.3t$
答:理论上1.0t甲烷和足量水蒸气反应生成氢气的质量为0.3t。
解析:(1) $NH_3$ 中氮元素和氢元素的质量比是 $14:3 = 56:12$; $N_2H_4$ 中氮元素和氢元素的质量比是 $ (14 \times 2):(1 \times 4) = 28:4 = 84:12$; $CH_4$ 中碳元素和氢元素的质量比是 $12:4 = 36:12$，故甲烷中氢元素的质量分数最大。
(2)①根据题意，该反应是 $H_2O$ 和 $Ce_2O_3$ 在 $400^{\circ}C$ 时反应生成 $CeO_2$ 和 $H_2$，化学方程式为 $H_2O + Ce_2O_3 \xlongequal{400^{\circ}C} 2CeO_2 + H_2$

14. 一黑紫色的固体为$KMnO_{4}和MnO_{2}$的混合物,为测定混合物中$KMnO_{4}$的质量分数,某同学取样20.0 g,对固体充分加热,测得固体质量随反应时间变化的曲线如图。

(1) 生成氧气的总质量为______g(精确到小数点后一位)。
(2) 求样品中$KMnO_{4}$的质量分数(写出计算过程)。
(3) 请画出在实验过程中$MnO_{2}$的质量随时间变化的坐标图。

(1)1.6(2)79%(过程见解析)
(3)如图所示

解析:(1)根据质量守恒定律，生成氧气的质量为 $20.0g - 18.4g = 1.6g$。(2)设样品中高锰酸钾的质量为x，生成 $MnO_2$ 的质量为y。
$2KMnO_4 \xlongequal{\triangle} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2 \uparrow$
316　　　　　　　　87　　32
x　　　　　　　　　y　　1.6g
$ \frac{316}{32} = \frac{x}{1.6g} $，解得 $x = 15.8g$
$ \frac{87}{32} = \frac{y}{1.6g} $，解得 $y = 4.35g$
样品中高锰酸钾的质量分数是 $ \frac{15.8g}{20.0g} \times 100\% = 79\%$
(3)原混合物中二氧化锰的质量为 $20.0g - 15.8g = 4.2g$;二氧化锰的质量从4.2g开始会慢慢增多，直到质量增加到 $4.2g + 4.35g = 8.55g$。