甲醇既是重要的化工原料，又是一種可再生能源，具有開發和應用的廣闊前景，研究甲醇具有重要意義。
（1）利用CO₂和H₂合成甲醇是CO₂資源化利用的重要方法。
①若H₂（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱分別為ΔH=-285.8kJ/mol和ΔH=-726.5kJ/mol,則由CO₂和H₂反應生成液態甲醇和液態水的熱化學方程式為

CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-130.9 kJ?mol^-1

CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-130.9 kJ?mol^-1

。此反應的活化能E_a（正）

＜

＜

E_a（逆）（填“＞”或“＜”），該反應應選擇高效

低溫

低溫

催化劑（填“高溫”或“低溫”）。
②下列措施能使CO₂的平衡轉化率提高的是

AC

AC

（填序號）。
A.增大壓強
B.升高溫度
C.增大H₂與CO₂的投料比
D.改用更高效的催化劑
（2）利用CH₄與O₂在催化劑的作用下合成甲醇。
主反應：CH₄+

1

2

O₂（g）?CH₃OH（g）    ΔH
副反應：CH₄+2O₂（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）    ΔH
科技工作者結合實驗與計算機模擬結果，研究了CH₄、O₂和H₂O（g）（H₂O的作用是活化催化劑）按照一定體積比在催化劑表面合成甲醇的反應，部分反應歷程如圖乙所示（吸附在催化劑表面的物種用“*”標注，TS代表過渡態）。

①在催化劑表面上更容易被吸附的是

H₂O

H₂O

（填“H₂O”或“O₂”）。
②該歷程中正反應最大能壘（活化能）為

22.37

22.37

 kJ/mol,寫出該步驟的化學方程式：

*CH₄+*OH=*CH₃OH+*H

*CH₄+*OH=*CH₃OH+*H

。
③在恒溫的剛性密閉容器中，分別按照CH₄、O₂的體積比為2：1以及CH₄、O₂、H₂O（g）的體積比為2：1：8反應相同的時間，所得產物的選擇性[如甲醇的選擇性=

n

（

C

H

3

OH

）

n

（

C

H

3

OH

）

+

n

（

C

O

2

）

]，如圖丙所示：

向反應體系中加入H₂O（g）能夠顯著提高甲醇選擇性的原因：

加入H₂O（g），可使副反應逆向進行，二氧化碳的量減小，同時H₂O可以活化催化劑，可提高甲醇選擇性

加入H₂O（g），可使副反應逆向進行，二氧化碳的量減小，同時H₂O可以活化催化劑，可提高甲醇選擇性

。向上述剛性密閉容器中按照體積比2：1：8充入CH₄、O₂和H₂O（g），在450K下達平衡時，CH₄的轉化率為50%，CH₃OH的選擇性為90%，則副反應的壓強平衡常數K_p=

54.9

54.9

（K_p是以分壓代表的平衡常數，分壓=總壓×物質的量分數）（計算結果保留1位小數）。
（3）可利用電解的方法將CO₂轉化為CH₃OH，請寫出在酸性條件下的陰極反應式：

CO₂+6e^-+6H⁺═CH₃OH+H₂O

CO₂+6e^-+6H⁺═CH₃OH+H₂O

。