2021年10月16日中国空间站开启有人长期驻留时代。空间站的水气整合系统利用“萨巴蒂尔反应”，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：萨巴蒂尔反应为：CO₂（g）+4H₂（g）⇌CH₄（g）+2H₂O（g）ΔH₁
（1）常温常压下，已知：
①H₂和CH₄的燃烧热（ΔH）分别为-285.5kJ/mol和-890.0kJ/mol；
②H₂O（l）=H₂O（g）ΔH₂=+44.0kJ•mol^-1。则ΔH₁=

-164.0

-164.0

kJ/mol。
（2）在某一恒容密闭容器中加入CO₂、H₂，其分压分别为15kPa、30kPa,加入催化剂并加热使其发生萨巴蒂尔反应。研究表明CH₄的反应速率v（CH₄）=1.2×10^-6p（CO₂）p⁴（H₂）（kPa•s^-1），某时刻测得H₂O（g）的分压为10kPa,则该时刻v（H₂）=

0.48 kPa•s^-1

0.48 kPa•s^-1

。
（3）研究发现萨巴蒂尔反应前三步历程如图（1）所示。其中吸附在Pt/SiO₂催化剂表面用“•”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

吸收热量

吸收热量

（填“放出热量”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

•CO+•OH+•H+3H₂（g）=•CO+3H₂（g）+H₂O（g） 或•OH+•H=H₂O（g）

•CO+•OH+•H+3H₂（g）=•CO+3H₂（g）+H₂O（g） 或•OH+•H=H₂O（g）

。

II.某研究团队经实验证明，CO₂在一定条件下与H₂O发生氧再生反应：CO₂（g）+2H₂O（g）⇌CH₄（g）+2O₂（g）ΔH₁=+802.3kJ/mol。
（4）恒压条件时，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（2）。350℃时，A点的平衡常数为K=

1

1

（填计算结果）。
为提高CO₂的转化率，除改变温度外，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）

。
（5）氧再生反应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（3）所示：

①光催化CO₂转化为CH₄的阴极方程式为

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（4）所示。300℃到400℃之间，CH₄生成速率加快的原因是

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

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

。