頁巖氣中含有CH₄、CO₂、H₂S等氣體，是蘊(yùn)藏于頁巖層可供開采的天然氣資源。頁巖氣的有效利用需要處理其中所含的CO₂和H₂S。
Ⅰ.CO₂的處理：
（1）CO₂和CH₄重整可制合成氣（主要成分為CO、H₂）。已知下列熱化學(xué)反應(yīng)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
反應(yīng)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，其歷程如圖1所示（吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注），反應(yīng)相同時(shí)間，含碳產(chǎn)物中CH₄的百分含量及CO₂的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖2所示。
①260℃時(shí)生成主要產(chǎn)物所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

CO₂+4H₂

N

i

260

℃

CH₄+2H₂O

CO₂+4H₂

N

i

260

℃

CH₄+2H₂O

。
②溫度高于320℃，CO₂的轉(zhuǎn)化率下降的原因是

溫度升高催化劑活性降低（或溫度升高CO₂難吸附在催化劑表面），反應(yīng)速率減慢

溫度升高催化劑活性降低（或溫度升高CO₂難吸附在催化劑表面），反應(yīng)速率減慢

。

Ⅱ.H₂S的處理：Fe₂O₃可用作脫除H₂S氣體的脫硫劑。Fe₂O₃脫硫和Fe₂O₃再生的可能反應(yīng)機(jī)理如圖3所示。
（3）Fe₂O₃脫硫劑的脫硫和再生過程可以描述為

脫硫時(shí)H₂S還原了部分Fe₂O₃，生成S和FeS（FeS附著在Fe₂O₃表面）；脫硫劑再生時(shí)FeS被O₂氧化，生成了Fe₂O₃和SO₂

脫硫時(shí)H₂S還原了部分Fe₂O₃，生成S和FeS（FeS附著在Fe₂O₃表面）；脫硫劑再生時(shí)FeS被O₂氧化，生成了Fe₂O₃和SO₂

。
（4）再生時(shí)需控制通入O₂的濃度和溫度。400℃條件下，氧氣濃度較大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)脫硫劑再生時(shí)質(zhì)量增大，且所得再生脫硫劑脫硫效果差，原因是

FeS氧化生成FeSO₄[或Fe₂（SO₄）₃]，失去了脫硫作用

FeS氧化生成FeSO₄[或Fe₂（SO₄）₃]，失去了脫硫作用

。
（5）脫硫劑再生時(shí)可以使用水汽代替O₂。700℃條件下，用水汽代替O₂再生時(shí)，生成Fe₃O₄、H₂S和H₂，F(xiàn)e₃O₄也可作脫硫劑。
①寫出水汽作用條件下脫硫劑再生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

3FeS+4H₂O

700

℃

Fe₃O₄+3H₂S+H₂

3FeS+4H₂O

700

℃

Fe₃O₄+3H₂S+H₂

。
②用O₂再生時(shí)會(huì)生成污染性氣體SO₂，用水汽再生時(shí)會(huì)排放出有毒的H₂S，采用O₂和水汽混合再生的方法，可以將產(chǎn)生的SO₂和H₂S轉(zhuǎn)化為S單質(zhì)。則為不排放出SO₂和H₂S，理論上O₂和水汽的體積比應(yīng)為

21：32

21：32

。