氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。甲烷水蒸气催化重整是制备高纯氢的方法之一。
Ⅰ．一种利用太阳能催化该反应的原理如图1所示，以气体分压（单位为kPa）表示的各步反应的平衡常数（K_p）与温度（T）变化关系如图2所示。

（1）根据图1分析该反应的催化剂为

NiFe₂O₄

NiFe₂O₄

。
（2）甲烷水蒸气重整制氢反应CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）的ΔS

＞

＞

0（填“＞”“＜”或“=”），该反应在

高温

高温

（填“高温”或“低温”）条件下容易自发进行。
Ⅱ．甲烷水汽重整反应是我国主要的制氢技术，有关反应如下：
反应ⅰ：CH₁（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）ΔH₁=akJ⋅mol^-1；
反应ⅱ：CO（g）+H₂O（g）⇌CO₂（g）+H₂（g）ΔH₂=bkJ⋅mol^-1。
（3）对于反应ⅰ，下列叙述正确的是

BD

BD

（填标号）。
A．恒温、恒容条件下，加入水蒸气，活化分子百分数增大，反应速率增大
B．升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率增大
C．恒温、恒容条件下，加入惰性气体，压强增大，CH₄的平衡转化率减小
D．加入合适的催化剂，同时降低反应温度，能实现单位时间内转化率不变
（4）一定温度下，向恒容密闭反应器中通入CH₄和H₂O（g），起始时CH₄和H₂O（g）的分压分别为2MPa、3MPa,发生反应ⅰ和反应ⅱ。反应进行t₁min时达到平衡状态，此时CO、CO₂的分压分别为mMPa、nMPa。
①H₂O（g）的平衡分压为

3-m-2n

3-m-2n

MPa（用含m、n的代数式表示，下同）。
②反应ⅱ的K_p=

n

（

3

m

+

4

n

）

m

（

3

-

m

-

2

n

）

n

（

3

m

+

4

n

）

m

（

3

-

m

-

2

n

）

（用平衡时各物质的分压代替物质的量浓度）。
③复合载氧体可以氧化甲烷制取合成气（CO、H₂），如图为350℃时载氧体的质量与时间的关系[一定条件下有积碳反应发生，反应ⅲ：2CO（g）⇌2CO₂（g）+C（s）或反应ⅳ：CH₄（g）⇌C（s）+2H₂（g）]。

从开始到13min的时候，曲线呈下降趋势的原因主要是甲烷还原载氧体，载氧体失去氧而出现失重的情况；反应在13～15min时，出现了一个短暂的小平台，其主要的原因是

复合载氧体失去氧的质量与积碳的质量相等

复合载氧体失去氧的质量与积碳的质量相等

。