甲烷是一种重要的化工原料，常用于制H₂和CO。
（1）甲烷裂解制氢的反应为CH₄（g）=C（s）+2H₂（g）ΔH=75kJ/mol,Ni和活性炭均可作该反应催化剂。CH₄在催化剂孔道表面反应，若孔道堵塞会导致催化剂失活。
①Ni催化剂可用NiC₂O₄•2H₂O晶体在氩气环境中受热分解制备，该反应方程式为

NiC₂O₄•2H₂O

A

r

△

Ni+2CO₂↑+2H₂O

NiC₂O₄•2H₂O

A

r

△

Ni+2CO₂↑+2H₂O

。
②向反应系统中通入水蒸气可有效减少催化剂失活，其原因是

水蒸气与碳反应生成CO（或CO₂）与氢气，减少固体碳对孔道的堵塞

水蒸气与碳反应生成CO（或CO₂）与氢气，减少固体碳对孔道的堵塞

。
③在相同气体流量条件下，不同催化剂和进料比[

V

（

N

2

）

V

（

C

H

4

）

]对甲烷转化率的影响如图所示
使用活性炭催化剂，且其他条件相同时，随着进料比的增大，甲烷的转化率逐渐增大的原因是

进入反应的甲烷含量越低，甲烷分子与催化剂接触的几率越大，转化率越高

进入反应的甲烷含量越低，甲烷分子与催化剂接触的几率越大，转化率越高

。
④使用Ni催化剂，且其他条件相同时，随时间增加，温度对Ni催化剂催化效果的影响如图所示。使用催化剂的最佳温度为

600℃

600℃

，650℃条件下，1000s后，氢气的体积分数快速下降的原因为

650℃条件下，氢气的体积分数快速下降，是因为温度升高反应速率加快，催化剂内积碳量增加，催化剂快速失活

650℃条件下，氢气的体积分数快速下降，是因为温度升高反应速率加快，催化剂内积碳量增加，催化剂快速失活

。
（2）甲烷、二氧化碳重整制CO经历过程I、II。过程I如图所示，可描述为

CH₄和CO₂在催化剂Ni表面反应，产生CO和H₂，H₂和CO还原Fe₃O₄生成Fe、CO₂和H₂O，未反应完和生成的CO₂与CaO反应生成CaCO₃

CH₄和CO₂在催化剂Ni表面反应，产生CO和H₂，H₂和CO还原Fe₃O₄生成Fe、CO₂和H₂O，未反应完和生成的CO₂与CaO反应生成CaCO₃

；过程II保持温度不变，再通入惰性气体，CaCO₃分解产生CO₂，Fe将CO₂还原得到CO和Fe₃O₄。