页岩气中含有CH₄、CO₂、H₂S等气体，是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源。页岩气的有效利用需要处理其中所含的CO₂和H₂S。
Ⅰ.CO₂的处理：
（1）CO₂和CH₄重整可制合成气（主要成分为CO、H₂）。已知下列热化学反应方程式：
C（s）+2H₂（g）═CH₄（g）；ΔH=-74.5kJ•mol^-1
CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）；ΔH=-40.0kJ•mol^-1
C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）；ΔH=+132.0kJ•mol^-1
反应CO₂（g）+CH₄（g）═2CO（g）+2H₂（g）的ΔH=

+246.5

+246.5

kJ•mol^-1。
（2）Ni催化CO₂加H₂形成CH₄，其历程如图1所示（吸附在催化剂表面的物种用*标注），反应相同时间，含碳产物中CH₄的百分含量及CO₂的转化率随温度的变化如图2所示。
①260℃时生成主要产物所发生反应的化学方程式为

CO₂+4H₂

N

i

260

℃

CH₄+2H₂O

CO₂+4H₂

N

i

260

℃

CH₄+2H₂O

。
②温度高于320℃，CO₂的转化率下降的原因是

温度升高催化剂活性降低（或温度升高CO₂难吸附在催化剂表面），反应速率减慢

温度升高催化剂活性降低（或温度升高CO₂难吸附在催化剂表面），反应速率减慢

。

Ⅱ.H₂S的处理：Fe₂O₃可用作脱除H₂S气体的脱硫剂。Fe₂O₃脱硫和Fe₂O₃再生的可能反应机理如图3所示。
（3）Fe₂O₃脱硫剂的脱硫和再生过程可以描述为

脱硫时H₂S还原了部分Fe₂O₃，生成S和FeS（FeS附着在Fe₂O₃表面）；脱硫剂再生时FeS被O₂氧化，生成了Fe₂O₃和SO₂

脱硫时H₂S还原了部分Fe₂O₃，生成S和FeS（FeS附着在Fe₂O₃表面）；脱硫剂再生时FeS被O₂氧化，生成了Fe₂O₃和SO₂

。
（4）再生时需控制通入O₂的浓度和温度。400℃条件下，氧气浓度较大时，会出现脱硫剂再生时质量增大，且所得再生脱硫剂脱硫效果差，原因是

FeS氧化生成FeSO₄[或Fe₂（SO₄）₃]，失去了脱硫作用

FeS氧化生成FeSO₄[或Fe₂（SO₄）₃]，失去了脱硫作用

。
（5）脱硫剂再生时可以使用水汽代替O₂。700℃条件下，用水汽代替O₂再生时，生成Fe₃O₄、H₂S和H₂，Fe₃O₄也可作脱硫剂。
①写出水汽作用条件下脱硫剂再生反应的化学方程式：

3FeS+4H₂O

700

℃

Fe₃O₄+3H₂S+H₂

3FeS+4H₂O

700

℃

Fe₃O₄+3H₂S+H₂

。
②用O₂再生时会生成污染性气体SO₂，用水汽再生时会排放出有毒的H₂S，采用O₂和水汽混合再生的方法，可以将产生的SO₂和H₂S转化为S单质。则为不排放出SO₂和H₂S，理论上O₂和水汽的体积比应为

21：32

21：32

。