甲烷是一種重要的化工原料，常用于制H₂和CO。
（1）甲烷裂解制氫的反應為CH₄（g）=C（s）+2H₂（g）ΔH=75kJ/mol,Ni和活性炭均可作該反應催化劑。CH₄在催化劑孔道表面反應，若孔道堵塞會導致催化劑失活。
①Ni催化劑可用NiC₂O₄?2H₂O晶體在氬氣環(huán)境中受熱分解制備，該反應方程式為

NiC₂O₄?2H₂O

A

r

△

Ni+2CO₂↑+2H₂O

NiC₂O₄?2H₂O

A

r

△

Ni+2CO₂↑+2H₂O

。
②向反應系統(tǒng)中通入水蒸氣可有效減少催化劑失活，其原因是

水蒸氣與碳反應生成CO（或CO₂）與氫氣，減少固體碳對孔道的堵塞

水蒸氣與碳反應生成CO（或CO₂）與氫氣，減少固體碳對孔道的堵塞

。
③在相同氣體流量條件下，不同催化劑和進料比[

V

（

N

2

）

V

（

C

H

4

）

]對甲烷轉(zhuǎn)化率的影響如圖所示
使用活性炭催化劑，且其他條件相同時，隨著進料比的增大，甲烷的轉(zhuǎn)化率逐漸增大的原因是

進入反應的甲烷含量越低，甲烷分子與催化劑接觸的幾率越大，轉(zhuǎn)化率越高

進入反應的甲烷含量越低，甲烷分子與催化劑接觸的幾率越大，轉(zhuǎn)化率越高

。
④使用Ni催化劑，且其他條件相同時，隨時間增加，溫度對Ni催化劑催化效果的影響如圖所示。使用催化劑的最佳溫度為

600℃

600℃

，650℃條件下，1000s后，氫氣的體積分數(shù)快速下降的原因為

650℃條件下，氫氣的體積分數(shù)快速下降，是因為溫度升高反應速率加快，催化劑內(nèi)積碳量增加，催化劑快速失活

650℃條件下，氫氣的體積分數(shù)快速下降，是因為溫度升高反應速率加快，催化劑內(nèi)積碳量增加，催化劑快速失活

。
（2）甲烷、二氧化碳重整制CO經(jīng)歷過程I、II。過程I如圖所示，可描述為

CH₄和CO₂在催化劑Ni表面反應，產(chǎn)生CO和H₂，H₂和CO還原Fe₃O₄生成Fe、CO₂和H₂O，未反應完和生成的CO₂與CaO反應生成CaCO₃

CH₄和CO₂在催化劑Ni表面反應，產(chǎn)生CO和H₂，H₂和CO還原Fe₃O₄生成Fe、CO₂和H₂O，未反應完和生成的CO₂與CaO反應生成CaCO₃

；過程II保持溫度不變，再通入惰性氣體，CaCO₃分解產(chǎn)生CO₂，F(xiàn)e將CO₂還原得到CO和Fe₃O₄。