甲烷在一定条件下催化重整制取H₂，H₂可用于工业合成氨气。
Ⅰ.CH₄（g）+H₂O（g）═CO（g）+3H₂（g）ΔH₁
Ⅱ.CH₄（g）+2H₂O（g）═CO₂（g）+4H₂（g）ΔH₂
（1）在标准状态（100kPa,208.15K）下，由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物时的反应热称为该化合物的标准摩尔生成焓（△_fH^θ_m）。以下为几种化合物的标准摩尔生成焓：

化合物	CO	CH4	H2O（l）	H2O（g）
△fHθm（kJ•mol-1）	-110.5	-75	-286	-242

则H₂O（g）═H₂O（l）ΔH₃=

-44

-44

kJ•mol^-1，反应Ⅰ的ΔH₁=

+206.5

+206.5

kJ•mol^-1。
（2）原料气中含H₂S，在进入催化重整设备之前，应对其进行脱硫操作，否则导致反应速率急剧下降，速率急剧下降的原因是

H₂S使催化剂中毒

H₂S使催化剂中毒

。
（3）下边图1为加入催化剂对Ⅱ反应活化能的影响，由图可知，ΔH₂

＞

＞

0（填“＞”或“＜”）；图2为反应Ⅱ起始量相同时，在不同温度与对应催化剂作用下反应6小时，测得的H₂产率，则对应△E值最大的催化剂是

10Ni-3CaO/γ-Al₂O₃

10Ni-3CaO/γ-Al₂O₃

；当温度到达750℃时，催化剂不同，H₂产率却趋于相同，其原因是

温度到达750℃时，反应达到平衡状态，而催化剂不改变化学平衡状态

温度到达750℃时，反应达到平衡状态，而催化剂不改变化学平衡状态

。

（4）合成尿素时，先将Ⅰ、Ⅱ反应得到的混合气（CO、CO₂、H₂）电化学转化为CO₂和H₂。


①“电化学转化”装置如图，A极通入体积比V（CO）：V（CO₂）：V（H₂）=2：3：5的混合气，则阴极电极反应式为

2H⁺+2e^-=H₂↑

2H⁺+2e^-=H₂↑

。同条件下，完全转化后，收集到的气体体积比V（CO₂）：V（H₂）=

5：7

5：7

。（忽略气体的溶解）
②分离得到的氢气用于合成氨[

1

2

N₂（g）+

3

2

H₂（g）⇌NH₃（g）]，该反应标准平衡常数K^θ=

p

（

N

H

3

）

p

θ

[

p

（

N

2

）

p

θ

]

0

.

5

[

p

（

H

2

）

p

θ

]

1

.

5

，其中标准压强p^θ=1×10⁵Pa,p（NH₃）、P（N₂）和p（H₂）为各组分的平衡分压。若N₂和H₂起始物质的量分别为0.5mol、1.5mol,反应在恒定温度和标准压强（1×10⁵Pa）下进行，NH₃的平衡产率为a,则K^θ=

4

a

（

2

-

a

）

3

3

（

1

-

a

）

2

4

a

（

2

-

a

）

3

3

（

1

-

a

）

2

（用含a的式子表示）。