氫能源具有廣泛的應用前景，甲烷水蒸氣催化重整是制高純氫的方法之一，
涉及反應如下：
I.CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）ΔH₁
II.CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）ΔH₂＜0
ⅢCH₄（g）+2H₂O（g）?CO₂（g）+4H₂（g）ΔH₃＞0
回答下列問題：
（1）Δ_fH_m為標準摩爾生成焓，其定義為標準狀態下，由穩定相態的單質生成1mol該物質的焓變。對于穩定相態單質，其Δ_fH _m2為零。部分物質的標準摩爾生成焓如下表。

物質	CH4（g）	CO（g）	H2O（1）
ΔfHm/（kJ?mol-1）	-75	-110.5	-285.8

ΔH₁=

+206.3

+206.3

kJ?mol^-1[已知：H₂O（g）=H₂O（1）ΔH=-44kJ?mol^-1]。
（2）某溫度下，CH₄（g）和H₂O（g）按投料比1：3加入密閉容器中催化重整制取高純氫，平衡時CH₄的轉化率為80%，H₂的體積分數為50%，則H₂O的轉化率為

40%

40%

；反應物投料比小于反應的化學計量數之比，目的是

提高CH₄的轉化率

提高CH₄的轉化率

。
（3）用CaO可以去除CO₂。H₂體積分數和CaO消耗率隨時間變化關系如圖所示。從t₁時開始，H₂體積分數顯著降低，單位時間CaO消耗率

降低

降低

（填“升高”“降低”或“不變”）。此時CaO消耗率約為35%，大部分已失效，原因是

CaO+CO₂=CaCO₃，生成的CaCO₃覆蓋在CaO的表面，減小了CaO與 CO₂的接觸面積，導致吸收效率降低甚至失效

CaO+CO₂=CaCO₃，生成的CaCO₃覆蓋在CaO的表面，減小了CaO與 CO₂的接觸面積，導致吸收效率降低甚至失效

。

（4）在一定條件下，選擇合適的催化劑發生反應CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），調整CO和H₂O初始投料比，測得CO的平衡轉化率如圖。

已知：反應速率v=v_正-v_逆=k_正x（CO）?x（H₂O）-k_逆x（CO₂）?x（H₂），k_正、k_逆分別為正、逆向反應速率常數，x為物質的量分數。A、B、D、E四點中溫度最高的是

B

B

，在C點所示投料比下，當CO轉化率達到40%時，

v

正

v

逆

=

5.0625

5.0625

。