甲醇既是重要的化工原料，又是一種可再生能源，具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)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。測(cè)得平衡時(shí)甲醇產(chǎn)率與反應(yīng)溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖甲所示。

①若H₂（g）和CH₃OH（1）的燃燒熱分別為285.8kJ?mol^-1和726.5kJ?mol^-1，則由CO₂和H₂反應(yīng)生成液態(tài)甲醇和液態(tài)水的熱化學(xué)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(yīng)的活化能E_a（正）

＜

＜

E_a（逆）（填“＞”或“＜”），該反應(yīng)應(yīng)選擇高效催化劑

低溫

低溫

（填“高溫”或“低溫”）。
②下列措施能使CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率提高的是

AC

AC

（填序號(hào)）。
A.增大壓強(qiáng)
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(yīng).CH₄（g）+

1

2

O₂（g）?CH₃OH（g）ΔH
副反應(yīng).CH₄（g）+2O₂（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）
科技工作者結(jié)合實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬結(jié)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(yīng)，部分反應(yīng)歷程如圖乙所示（吸附在催化劑表面的物種用“*”標(biāo)注，TS代表過(guò)渡態(tài)）。

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(yīng)最大能壘（活化能）為

22.37

22.37

kJ?mol^-1，寫(xiě)出該步驟的化學(xué)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(yīng)相同的時(shí)間，所得產(chǎn)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(yīng)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(yīng)逆向進(jìn)行，二氧化碳的量減小，同時(shí)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(yīng)逆向進(jìn)行，二氧化碳的量減小，同時(shí)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(dá)平衡時(shí)，CH₄的轉(zhuǎn)化率為50%，CH₃OH的選擇性為90%，則副反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)K_p=

54.9

54.9

（計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù)）。
（3）可利用電解的方法將CO₂轉(zhuǎn)化為CH₃OH，請(qǐng)寫(xiě)出在酸性條件下的陰極反應(yīng)式：

CO₂+6e^-+6H⁺═CH₃OH+H₂O

CO₂+6e^-+6H⁺═CH₃OH+H₂O

。