在碳中和背景下，氫能是新能源領(lǐng)域中與油氣行業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)結(jié)合最緊密的一類，而制氫成本過(guò)高，仍是目前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)之一、甲烷水蒸氣重整制氫是目前工業(yè)制氫最為成熟的方法，涉及的主要反應(yīng)如下：
反應(yīng)Ⅰ.CH₄+H₂O?CO+3H₂ ΔH₁＞0
反應(yīng)Ⅱ.CH₄（g）+2H₂O（g）?CO₂（g）+4H₂（g）ΔH₂＞0
反應(yīng)Ⅲ.CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g）ΔH₃
（1）已知部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表：

化學(xué)鍵	O-H	H-H	C=O	C≡O(shè)（CO）
鍵能/（kJ?mol-1）	463	436	803	1075

則ΔH₃=

-41kJ/mol

-41kJ/mol

，若反應(yīng)Ⅲ的正反應(yīng)活化能E_a（正）=83kJ?mol^-1，則逆反應(yīng)活化能（逆）=

124

124

kJ?mol^-1。
（2）①恒溫條件下，在體積不變的密閉容器中充入1molCO（g）和2molH₂O（g），發(fā)生反應(yīng)Ⅲ，欲使CO的轉(zhuǎn)化率和H₂的產(chǎn)率同時(shí)提高，可以采取的措施有

適當(dāng)增大H₂O（g）的濃度

適當(dāng)增大H₂O（g）的濃度

。
②已知比表面積是指單位質(zhì)量物料所具有的總面積。實(shí)驗(yàn)表明，向體系中投入CaO固體可以增大H₂的體積分?jǐn)?shù)，選用相同質(zhì)量、不同粒徑的CaO固體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，結(jié)果如圖甲所示。投入微米級(jí)CaO比納米級(jí)CaO，H₂的平衡體積分?jǐn)?shù)低的原因是

微米CaO表面積比納米CaO小，吸收CO₂能力比納米CaO低

微米CaO表面積比納米CaO小，吸收CO₂能力比納米CaO低

。

③在一恒容絕熱容器中以物質(zhì)的量之比1：2投入CO（g）和H₂O（g），發(fā)生反應(yīng)Ⅲ，下列物理量不再改變能說(shuō)明該反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài)的是

ABC

ABC

（填字母）。
A.H₂體積百分含量
B.體系溫度
C.CO與H₂O的物質(zhì)的量之比
D.混合氣體密度
（3）不同壓強(qiáng)下，按照n（CH₄）：n（H₂O）=1：3投料發(fā)生上述三個(gè)反應(yīng)，CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率α（CH₄）隨溫度的變化關(guān)系如圖乙所示。

壓強(qiáng)p₁、p₂、p₃由大到小的順序是

p₃＞p₂＞p₁

p₃＞p₂＞p₁

，CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因是

反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ都是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動(dòng)，CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率增大

反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ都是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動(dòng)，CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率增大

。
（4）一定溫度下，向2L容器中充入1molCH₄（g）和3molH₂O，tmin后反應(yīng)達(dá)到平衡，容器中CO為mmol,CO₂為nmol。則tmin內(nèi)CH₄的消耗速率為

m

+

n

2

t

m

+

n

2

t

mol?L^-1?min^-1，反應(yīng)Ⅲ的壓強(qiáng)平衡常數(shù)K_p

=

n

（

3

m

+

4

n

）

m

（

3

-

m

-

2

n

）

=

n

（

3

m

+

4

n

）

m

（

3

-

m

-

2

n

）

。（用含m,n,t的代數(shù)式表示）