氫能源是最具應(yīng)用前景的能源之一，甲烷水蒸氣催化重整制氫（SMR）是一種制高純氫的方法，涉及的主要反應(yīng)有：
反應(yīng)a：CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）ΔH₁=+206.2kJ?mol^-1
反應(yīng)b：CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）ΔH₂=-41.2kJ?mol^-1
（1）反應(yīng)CH₄（g）+2H₂O（g）?CO₂（g）+4H₂（g）ΔH=

+165

+165

kJ?mol^-1。
（2）一定溫度下，將CH₄（g）和H₂O（g）按照物質(zhì)的量之比為1：1通入恒容密閉容器中，此時(shí)壓強(qiáng)為100kPa,發(fā)生上述反應(yīng)a和b,tmin后達(dá)到平衡，測(cè)得壓強(qiáng)為162kPa。
①計(jì)算tmin內(nèi)CH₄分壓的平均變化率為

31

t

31

t

kPa?min^-1。
②該溫度下，測(cè)得H₂的分壓為105kPa,則反應(yīng)b的分壓平衡常數(shù)K_p=

12

×

105

19

×

7

12

×

105

19

×

7

（列計(jì)算式）。
（3）在SMR基礎(chǔ)上加吸附劑制氫稱為吸附強(qiáng)化甲烷水蒸氣重整制氫（SESMR），反應(yīng)原理如圖1。模擬SESMR制氫，保持氣體流速和壓強(qiáng)不變，進(jìn)出口溫度恒定為650℃（局部溫度過高會(huì)造成積碳），測(cè)得出口平衡氣體的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化曲線如圖2：

①階段Ⅱ氫氣體積分?jǐn)?shù)逐漸下降的原因是

CaO吸收CO₂生成CaCO₃覆蓋吸附劑，吸附劑失效，CO₂含量變多，H₂的體積分?jǐn)?shù)降低

CaO吸收CO₂生成CaCO₃覆蓋吸附劑，吸附劑失效，CO₂含量變多，H₂的體積分?jǐn)?shù)降低

。
②實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)階段Ⅲ中CO₂體積分?jǐn)?shù)低于理論平衡值，CO體積分?jǐn)?shù)高于理論平衡值，主要原因可能是

局部溫度過高會(huì)造成積碳，CO₂與C反應(yīng)生成CO

局部溫度過高會(huì)造成積碳，CO₂與C反應(yīng)生成CO

。
（4）納米CeO₂可用于催化氧化去除H₂中少量的CO，產(chǎn)生氧空位，形成具有氧缺陷結(jié)構(gòu)的CeO_x，晶胞結(jié)構(gòu)如圖3：
①圖3化合物CeO_x中x=

1.75

1.75

。
②若CeO₂晶體的密度為ρg?cm^-3，設(shè)阿伏加德羅常數(shù)的值為N_A，則CeO₂晶胞邊長(zhǎng)為

3

688

ρ

N

A

3

688

ρ

N

A

cm（用含ρ、N_A的代數(shù)式表示）。