甲烷是一種溫室氣體，將它轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品甲醇具有重要意義。目前工業(yè)上的甲烷轉(zhuǎn)化大多需要先通過(guò)重整生成合成氣（CO、H₂）再轉(zhuǎn)化為甲醇，涉及的反應(yīng)如下：
反應(yīng)Ⅰ：2CH₄（g）+O₂（g）?2CO（g）+4H₂（g）ΔH₁=-71.2kJ/mol
反應(yīng)Ⅱ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）+ΔH₂=-90.7kJ/mol
（1）在恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是

BD

BD

。
A.加入催化劑，降低了反應(yīng)的ΔH，從而加快了反應(yīng)速率
B.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)體系已達(dá)到平衡
C.平衡時(shí)H₂的體積分?jǐn)?shù)可能大于

2

3

D.平衡時(shí)向容器中充入惰性氣體，甲醇的產(chǎn)率不變
（2）在密閉容器中通入3molCH₄和2molO₂，假設(shè)只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ，分別在0.2MPa和2MPa下進(jìn)行反應(yīng)，其中CH₄和CH₃OH的平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化如圖所示：


①壓強(qiáng)為0.2MPa時(shí)，表示CH₄和CH₃OH的曲線(xiàn)分別是

b

b

、

d

d

（填“a”、“b”、“c”或“d”）。
②對(duì)于反應(yīng)Ⅱ，v_正=k_正?p（CO）?p²（H₂），v_逆=k_逆?p（CH₃OH），k_正、k_逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān)，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。在500K，2MPa條件下，測(cè)得平衡時(shí)CH₄的轉(zhuǎn)化率為

2

3

，則CO的物質(zhì)的量為

1mol

1mol

，該溫度時(shí)

k

正

k

逆

=

9

4

9

4

MPa^-2。
③在升溫的過(guò)程中，速率常數(shù)增大的倍數(shù)：k_正

＜

＜

k_逆（填“＞”、“=”或“＜”）。
（3）甲烷直接氧化制甲醇的總反應(yīng)2CH₄（g）+O₂（g）?2CH₃OH（g）在

低溫

低溫

（填“高溫”、“低溫”或“任意溫度”）條件下能夠自發(fā)進(jìn)行；若將總反應(yīng)看成由反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ兩步進(jìn)行，畫(huà)出由甲烷和氧氣經(jīng)兩步生成產(chǎn)物的反應(yīng)過(guò)程能量示意圖

。

（4）工業(yè)生產(chǎn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)甲烷直接氧化制甲醇的反應(yīng)往往伴隨副反應(yīng)，生成甲醛、甲酸等副產(chǎn)品。為了提高反應(yīng)速率和產(chǎn)品中甲醇的體積分?jǐn)?shù)，生產(chǎn)中采取最佳措施是

合適的催化劑

合適的催化劑

。