我國(guó)提出2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，降低大氣中CO₂含量是當(dāng)今世界重要科研課題之一，以CO₂為原料制備甲烷、戊烷、甲醇等能源物質(zhì)具有較好的發(fā)展前景?；卮鹣铝袉?wèn)題：
（1）CO₂在固體催化劑表面加氫合成甲烷過(guò)程中發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：
主反應(yīng)：CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）ΔH₁=-156.9kJ?mol^-1
副反應(yīng)：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）ΔH₂=+41.1kJ?mol^-1
①已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）ΔH₃=-395.6kJ?mol^-1，則CH₄燃燒的熱化學(xué)方程式CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）ΔH=

-634.3kJ/mol

-634.3kJ/mol

。
②500℃時(shí)，向1L恒容密閉容器中充入4molCO₂和12molH₂，初始?jí)簭?qiáng)為p,20min時(shí)主、副反應(yīng)都達(dá)到平衡狀態(tài)，測(cè)得c（H₂O）=5mol?L^-1，體系壓強(qiáng)為

3

4

p,則0～20min內(nèi)v（CH₄）=

0.1mol/（L?min）

0.1mol/（L?min）

，平衡時(shí)CH₄選擇性=

66.7%

66.7%

（CH₄選擇性=

C

H

4

平衡濃度

C

O

2

轉(zhuǎn)化濃度

×100%，計(jì)算保留三位有效數(shù)字）。
（2）我國(guó)科研人員將CO₂和H₂在Na-Fe₃O₄/HZSM-5催化下轉(zhuǎn)變?yōu)槠停–₅～C₁₁的烴），反應(yīng)過(guò)程如圖所示。

①若CO₂在該條件下轉(zhuǎn)化為戊烷（C₅H₁₂），則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

5CO₂+16H₂

一定條件

C₅H₁₂+10H₂O

5CO₂+16H₂

一定條件

C₅H₁₂+10H₂O

。
②催化劑中的Fe₃O₄可用電解法制備。電解時(shí)以Fe作電極，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，鐵電極的反應(yīng)式為

Fe電極作陽(yáng)極、3Fe-8e^-+4H₂O=Fe₃O₄+8H⁺

Fe電極作陽(yáng)極、3Fe-8e^-+4H₂O=Fe₃O₄+8H⁺

（需標(biāo)注電極名稱(chēng)）。
（3）甲醇催化制取乙烯的過(guò)程中發(fā)生如下反應(yīng)：
反應(yīng)1：3CH₃OH（g）?C₃H₆（g）+3H₂O（g）；
反應(yīng)2：2CH₃OH（g）?C₂H₄（g）+2H₂O（g）。
反應(yīng)1的Arrhenius經(jīng)驗(yàn)公式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中曲線a所示，已知Arhenius經(jīng)驗(yàn)公式RInk=-

E

a

T

+C（E_a為活化能，k為速率常數(shù)，R和C為常數(shù)）。則該反應(yīng)的活化能E_a=

64

64

kJ?mol^-1。當(dāng)改變外界條件時(shí)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖中的曲線b所示，則實(shí)驗(yàn)可能改變的外界條件是

使用更高效的催化劑（或增大催化劑比表面積）

使用更高效的催化劑（或增大催化劑比表面積）

。