二氧化碳加氢制甲醇和甲烷重整对碳资源利用具有重要的战略意义。回答下列问题：
Ⅰ.CO₂加氢选择合成甲醇的主要反应如下：
①CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH₁（298K）
②CO₂（g）+H₂（g）⇌CO（g）+H₂O（g）ΔH₂（298K）
③CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）ΔH₃（298K）
​
（1）在一定温度下，由最稳定单质生成1mol某物质的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓，如表为298K时几种物质的标准摩尔生成焓（Δ_fH_m^θ）。

物质	H2（g）	O2（g）	CO（g）	CO2（g）	H2O（g）	CH3OH（g）
ΔfHmθ（kJ•mol-1）	0	0	-110.5	-393.5	-241.8	-201.2

有利于反应①自发进行的条件是

低温

低温

（填“高温”或“低温”），ΔH₂（298K）=

+41.2

+41.2

kJ•mol^-1，有利于提高甲醇平衡产率的措施有

降低温度、增大压强或及时分离出产物水

降低温度、增大压强或及时分离出产物水

（至少回答2条）。
（2）反应②的反应速率v=v_正-v_逆=k_正c（CO₂）c（H₂）-k_逆c^m （CO）cⁿ （H₂O），其中k_正、k_逆分别为正、逆反应速率常数。该反应的平衡常数K=

k

正

k

逆

，则m=

1

1

，升高温度时lgk_正-lgk_逆

增大

增大

（填“增大”、“减小”或“不变”）。
Ⅱ.甲烷重整工艺主要包括甲烷水蒸气重整制氢、甲烷部分氧化重整制氢、甲烷二氧化碳重整制氢、甲烷三重整制氢等。
（3）甲烷三重整制氢的逆反应3H₂（g）+CO（g）⇌CH₄（g）+H₂O（g）。若将H₂与CO按物质的量之比3：1加入反应装置，在不同条件下达到平衡时甲烷的物质的量分数为x（CH₄），在t=250℃条件下x（CH₄）与p的关系、在p=5×10⁵Pa条件下x（CH₄）与t的关系如图a所示。当CO的平衡转化率为

6

53

时，反应条件可能是

220℃、3×10⁵Pa或280℃、9×10⁵Pa

220℃、3×10⁵Pa或280℃、9×10⁵Pa

；图a中能表示相同状态下、相同平衡状态的点是

BC

BC

。210℃时，甲烷三重整制氢反应的在该温度下，反应的标准平衡常数K^θ=

108

108

[已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应dD（g）+eE（g）⇌gG（g）+hH（g），K^θ=

（

P

G

P

θ

）

g

•

（

P

H

P

θ

）

h

（

P

D

P

θ

）

d

•

（

P

E

P

θ

）

e

，其中p^θ=100kPa,P_G、P_H、P_D、P_E为各组分的平衡分压]。甲烷三重整制氢工业一般将反应温度设置为750～920℃，将反应压力设置为2～3MPa,并向转化炉内通入空气或氧气，通入空气或氧气的目的是

与部分原料气发生氧化反应，为甲烷进一步反应提供能量

与部分原料气发生氧化反应，为甲烷进一步反应提供能量

。
（4）同时进行甲烷与二氧化碳的重整反应制备合成气是当前的研究热点，反应为④CH₄+CO₂═2CO+2H₂，该反应的Arrhenius经验公式实验数据如图b所示，已知Arrhenius经验公式Rlnk=-

E

a

T

+C（E_a为活化能，k为速率常数，R和C为常数）。反应④的逆反应活化能为

y

1

-

y

2

x

2

-

x

1

y

1

-

y

2

x

2

-

x

1

kJ•mol^-1。（用含“x₁、y₁、x₂、y₂”的式子表示）