在碳中和背景下，氫能是新能源領域中與油氣行業現有業務結合最緊密的一類，而制氫成本過高，仍是目前氫能產業發展的挑戰之一、甲烷水蒸氣重整制氫是目前工業制氫最為成熟的方法，涉及的主要反應如下：
反應Ⅰ.CH₄+H₂O?CO+3H₂ ΔH₁＞0
反應Ⅱ.CH₄（g）+2H₂O（g）?CO₂（g）+4H₂（g）ΔH₂＞0
反應Ⅲ.CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）ΔH₃
（1）已知部分化學鍵的鍵能數據如下表：

化學鍵	O-H	H-H	C=O	C≡O（CO）
鍵能/（kJ?mol-1）	463	436	803	1075

則ΔH₃=

-41kJ/mol

-41kJ/mol

，若反應Ⅲ的正反應活化能E_a（正）=83kJ?mol^-1，則逆反應活化能（逆）=

124

124

kJ?mol^-1。
（2）①恒溫條件下，在體積不變的密閉容器中充入1molCO（g）和2molH₂O（g），發生反應Ⅲ，欲使CO的轉化率和H₂的產率同時提高，可以采取的措施有

適當增大H₂O（g）的濃度

適當增大H₂O（g）的濃度

。
②已知比表面積是指單位質量物料所具有的總面積。實驗表明，向體系中投入CaO固體可以增大H₂的體積分數，選用相同質量、不同粒徑的CaO固體進行實驗時，結果如圖甲所示。投入微米級CaO比納米級CaO，H₂的平衡體積分數低的原因是

微米CaO表面積比納米CaO小，吸收CO₂能力比納米CaO低

微米CaO表面積比納米CaO小，吸收CO₂能力比納米CaO低

。

③在一恒容絕熱容器中以物質的量之比1：2投入CO（g）和H₂O（g），發生反應Ⅲ，下列物理量不再改變能說明該反應到達平衡狀態的是

ABC

ABC

（填字母）。
A.H₂體積百分含量
B.體系溫度
C.CO與H₂O的物質的量之比
D.混合氣體密度
（3）不同壓強下，按照n（CH₄）：n（H₂O）=1：3投料發生上述三個反應，CH₄的平衡轉化率α（CH₄）隨溫度的變化關系如圖乙所示。

壓強p₁、p₂、p₃由大到小的順序是

p₃＞p₂＞p₁

p₃＞p₂＞p₁

，CH₄的平衡轉化率隨溫度升高而增大的原因是

反應Ⅰ和Ⅱ都是吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，CH₄的平衡轉化率增大

反應Ⅰ和Ⅱ都是吸熱反應，升高溫度平衡正向移動，CH₄的平衡轉化率增大

。
（4）一定溫度下，向2L容器中充入1molCH₄（g）和3molH₂O，tmin后反應達到平衡，容器中CO為mmol,CO₂為nmol。則tmin內CH₄的消耗速率為

m

+

n

2

t

m

+

n

2

t

mol?L^-1?min^-1，反應Ⅲ的壓強平衡常數K_p

=

n

（

3

m

+

4

n

）

m

（

3

-

m

-

2

n

）

=

n

（

3

m

+

4

n

）

m

（

3

-

m

-

2

n

）

。（用含m,n,t的代數式表示）