利用“萨巴蒂尔反应”，空间站的水气整合系统将CO₂转化为CH₄和水蒸气，配合O₂
生成系统可实现O₂的再生。回答下列问题：
Ⅰ.萨巴蒂尔反应为CO₂（g）+4H₂（g）⇌CH₄（g）+2H₂O（g）ΔH
（1）已知25℃和101kPa时，①H₂（g）的燃烧热ΔH=-285.8kJ•mol^-1；
②CH₄（g）的燃烧热ΔH=-890.3kJ•mol^-1；
③H₂O（g）=H₂O（l）ΔH=-44.0kJ•mol^-1。
则萨巴蒂尔反应的ΔH=

-164

-164

kJ•mol^-1。
（2）萨巴蒂尔反应的前三步反应历程如图所示，其中吸附在催化剂Pt/SiO₂表面的物质用“*”标注，Ts表示过渡态。从物质吸附在催化剂表面到形成过渡态的过程会

吸收

吸收

（填“放出”或“吸收”）热量，反应历程中最小能垒（活化能）步骤的化学方程式为

•OH+•H=H₂O（g）

•OH+•H=H₂O（g）

。

Ⅱ.CO₂在一定条件下能与H₂O发生氧再生反应：CO₂（g）+2H₂O（g）⇌CH₄（g）+2O₂（g）ΔH=+802.3kJ•mol^-1。
（3）恒压p₀条件下，按c（CO₂）：c（H₂O）=1：2投料，进行氧再生反应，测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如图所示。350℃时，该反应的平衡常数K_p=

1

1

（以分压表示，分压=总压×物质的量分数）。为了提高CO₂的转化率，除升高温度外，还可采取的措施为

减少c（CO₂）：c（H₂O）的投料比（或及时移出产物）

减少c（CO₂）：c（H₂O）的投料比（或及时移出产物）

（写出一条）。

（4）氧再生反应还可以通过酸性条件下半导体光催化转化实现，反应机理如图甲所示：

①光催化CO₂转化为CH₄时，阴极的电极反应式为

CO₂+8e^-+8H⁺=CH₄+2H₂O

CO₂+8e^-+8H⁺=CH₄+2H₂O

。
②催化剂的催化效率和CH₄的生成速率随温度的变化关系如图乙所示。300～400℃之间，CH4生成速率加快的原因是

300℃到 400℃之间，温度比催化剂对甲烷的生成速率影响大，因此温度升高，化学反应速率加快，所以CH₄生成速率加快

300℃到 400℃之间，温度比催化剂对甲烷的生成速率影响大，因此温度升高，化学反应速率加快，所以CH₄生成速率加快

。
（5）氧再生反应所需的能量可由合成氨反应提供。合成氨反应的焓变和熵变如下：N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）ΔH=-92.4kJ•mol^-1△S=-200J•K^-1•mol^-1。常温（298K）下，合成氨反应的自由能△G=

-32.8

-32.8

kJ•mol^-1，合成氨反应在常温下

能

能

（填“能”或“不能”）自发进行。