2021年10月16日中國空間站開啟有人長期駐留時代。空間站的水氣整合系統利用“薩巴蒂爾反應”，將CO₂轉化為CH₄和水蒸氣，配合O₂生成系統可實現O₂的再生。
回答下列問題：薩巴蒂爾反應為：CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）ΔH₁
（1）常溫常壓下，已知：
①H₂和CH₄的燃燒熱（ΔH）分別為-285.5kJ/mol和-890.0kJ/mol；
②H₂O（l）=H₂O（g）ΔH₂=+44.0kJ?mol^-1。則ΔH₁=

-164.0

-164.0

kJ/mol。
（2）在某一恒容密閉容器中加入CO₂、H₂，其分壓分別為15kPa、30kPa,加入催化劑并加熱使其發生薩巴蒂爾反應。研究表明CH₄的反應速率v（CH₄）=1.2×10^-6p（CO₂）p⁴（H₂）（kPa?s^-1），某時刻測得H₂O（g）的分壓為10kPa,則該時刻v（H₂）=

0.48 kPa?s^-1

0.48 kPa?s^-1

。
（3）研究發現薩巴蒂爾反應前三步歷程如圖（1）所示。其中吸附在Pt/SiO₂催化劑表面用“?”標注，Ts表示過渡態。從物質吸附在催化劑表面到形成過渡態的過程會

吸收熱量

吸收熱量

（填“放出熱量”或“吸收熱量”）；反應歷程中最小能壘（活化能）步驟的化學方程式為

?CO+?OH+?H+3H₂（g）=?CO+3H₂（g）+H₂O（g） 或?OH+?H=H₂O（g）

?CO+?OH+?H+3H₂（g）=?CO+3H₂（g）+H₂O（g） 或?OH+?H=H₂O（g）

。

II.某研究團隊經實驗證明，CO₂在一定條件下與H₂O發生氧再生反應：CO₂（g）+2H₂O（g）?CH₄（g）+2O₂（g）ΔH₁=+802.3kJ/mol。
（4）恒壓條件時，按c（CO₂）：c（H₂O）=1：2投料，進行氧再生反應，測得不同溫度下平衡時體系中各物質濃度的關系如圖（2）。350℃時，A點的平衡常數為K=

1

1

（填計算結果）。
為提高CO₂的轉化率，除改變溫度外，還可采取的措施為

減少c（CO₂）：c（H₂O）的投料比（或及時移出產物）

減少c（CO₂）：c（H₂O）的投料比（或及時移出產物）

。
（5）氧再生反應可以通過酸性條件下半導體光催化轉化實現；反應機理如圖（3）所示：

①光催化CO₂轉化為CH₄的陰極方程式為

CO₂+8e^-+8H⁺=CH₄+2H₂O

CO₂+8e^-+8H⁺=CH₄+2H₂O

。
②催化劑的催化效率和CH₄的生成速率隨溫度的變化關系如圖（4）所示。300℃到400℃之間，CH₄生成速率加快的原因是

300℃到400℃之間，溫度比催化劑對甲酸的生成速率影響大，因此溫度升高，化學反應速率加快，所以甲酸生成速率加快

300℃到400℃之間，溫度比催化劑對甲酸的生成速率影響大，因此溫度升高，化學反應速率加快，所以甲酸生成速率加快

。