Question

[15分]甲烷自熱重整是先進的制氫方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反應系統同時通入甲烷、氧氣和水蒸氣，發生的主要化學反應有：

反應過程	化學方程式	焓變△H (kJ/mol)	活化能Ea (kJ/mol)
甲烷氧化	CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g)	－802.6	125.6
	CH4(g)＋O2(g)CO2(g)＋2H2(g)	－322.0	172.5
蒸汽重整	CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)	206.2	240.1
	CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)	165.0	243.9

回答下列問題：
（1）反應CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)的△H=        kJ/mol。
（2）在初始階段,甲烷蒸汽重整的反應速率    甲烷氧化的反應速率（填大于、小于或等于）。
（3）對于氣相反應，用某組分(B)的平衡壓強(P_B)代替物質的量濃度(c_B)也可以平衡常數（記作K_P），則反應CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g)的K_P＝                         ；
隨著溫度的升高，該平衡常數           （填“增大”、“減小”或“不變”）。
（4）從能量階段分析，甲烷自熱重整方法的先進之處在于                           。
（5）在某一給定進料比的情況下，溫度、壓強對H₂和CO物質的量分數的影響如下圖：

①若要達到H₂物質的量分數>65%、CO的物質的量分數<10%，以下條件中最合適的是  。
A．600℃，0.9Mpa    B．700℃，0.9MPa    C．800℃，1.5Mpa    D．1000℃，1.5MPa
②畫出600℃，0.1Mpa條件下，系統中H₂物質的量分數隨反應時間（從常溫進料開始即時）
的變化趨勢示意圖：

（6）如果進料中氧氣量過大，最終導致H₂物質的量分數降低，原因是              。

Answer 1

(15分)
(1)-41.2
(2)小于
(3)
增大
(4)系統內強放熱的甲烷氧化反應為強吸熱的蒸汽重整反應提供了所需的能量(其他合理答案均可)
(5)①B
②

(6)甲烷氧化程度過高，氫氣和氧氣反應(其他合理答案均可)

解析