碳达峰、碳中和是现在需要继续完成的环保任务，CO₂的综合利用成为热点研究对象，CO₂作为碳源加氢是再生能源的有效方法，CO₂加氢可以合成甲醇，Olah提出“甲醇经济”概念，认为甲醇会在不久的将来扮演不可或缺的角色，通过CO₂加氢生产甲醇是有希望的可再生路线之一，该过程主要发生如下反应：
反应Ⅰ：CO₂（g）+H₂（g）⇌CO（g）+H₂O（g）ΔH₁
反应Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH₂=-41.1kJ⋅mol^-1
（1）①相关键能如下表，则ΔH₁=

+43kJ/mol

+43kJ/mol

，该反应的活化能E_a（正）

大于

大于

E_a（逆）（填“大于”“小于”或“等于”）。

化学键	H-H	C≡O	O-H	C=O
键能/（kJ⋅mol-1）	436	1071	464	803

②若K₁、K₂分别表示反应Ⅰ、反应Ⅱ的平衡常数，则CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）的平衡常数K=

K

2

K

1

K

2

K

1

（用含K₁、K₂的代数式表示）。
③已知CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）的正反应速率v_正=kc（CO₂）c³（H₂）（ k为正反应的速率常数），某温度时测得数据如下：

	c（CO2）/（mol⋅L-1）	c（H2）/（mol⋅L-1）	v正/（mol⋅L-1⋅min-1）
1	0.02	0.01	2.0×10-4
2	0.02	0.02	a

则此温度下表中a=

1.6×10⁻³

1.6×10⁻³

。
（2）据文献报道，Cu基纳米材料作为高性能催化剂可将CO₂电还原为高能量密度的CH₃OH，不同催化剂对生成CH₃OH的法拉第效率与电极电势的变化如图所示（已知法拉第效率是指实际生成物和理论生成物的百分比），为了保证生成甲醇的法拉第效率，最合适的电势及最佳催化剂是

−1.0V、Cu₆（S）

−1.0V、Cu₆（S）

。

（3）在催化剂作用下，发生上述反应Ⅰ、Ⅱ，达平衡时CO₂的转化率随温度和压强的变化如图，判断p₁、p₂、p₃的大小关系：

p₁＞p₂＞p₃

p₁＞p₂＞p₃

，解释压强一定时，CO₂的平衡转化率呈现如图变化的原因：

TK之前以反应Ⅰ为主，转化率随着温度升高而增大，TK之后以反应Ⅱ为主，转化率随着温度升高而降低

TK之前以反应Ⅰ为主，转化率随着温度升高而增大，TK之后以反应Ⅱ为主，转化率随着温度升高而降低

。

（4）某温度下，初始压强为p,向容积为2L的恒容密闭容器中充入2molCO₂、3molH₂发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时CO₂的转化率是50%，体系内剩余1molH₂，反应Ⅱ的平衡常数K=

2

2

L²⋅mol^-2。