為實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”及“碳中和”，二氧化碳甲烷化技術(shù)是CO₂循環(huán)再利用最有效的技術(shù)之一。
（1）二氧化碳甲烷化時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g）。
①298K時(shí)，已知相關(guān)物質(zhì)的相對(duì)能量如圖，則該反應(yīng)的ΔH=

-166

-166

kJ?mol^-1。
②能判斷該過程反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是

ACD

ACD

（填標(biāo)號(hào)）。
A.CO₂體積分?jǐn)?shù)保持不變
B.容器中混合氣體的質(zhì)量保持不變
C.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變
D.CO₂的生成速率與CH₄的生成速率相等
③有利于提高體系中CO₂平衡轉(zhuǎn)化率的措施是

D

D

（填標(biāo)號(hào)）。
A.使用高效催化劑
B.增加CO₂投入量
C.延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間
D.及時(shí)分離CH₄
（2）催化劑的選擇是CO₂甲烷化的核心，金屬Ni或Ni-CeO₂均可作為催化劑。反應(yīng)相同時(shí)間，測(cè)得CO₂轉(zhuǎn)化率和CH₄選擇性隨溫度的變化如圖所示。高于320℃，以Ni-CeO₂為催化劑，CO₂轉(zhuǎn)化率略有下降，而以Ni為催化劑，CO₂轉(zhuǎn)化率卻仍在上升，其原因是

320℃時(shí)，以Ni-CeO₂為催化劑時(shí)，CO₂甲烷化反應(yīng)已達(dá)到平衡，升高溫度平衡左移，而以Ni為催化劑時(shí)，CO₂甲烷化反應(yīng)末達(dá)到平衡，升高溫度反應(yīng)速率加快

320℃時(shí)，以Ni-CeO₂為催化劑時(shí)，CO₂甲烷化反應(yīng)已達(dá)到平衡，升高溫度平衡左移，而以Ni為催化劑時(shí)，CO₂甲烷化反應(yīng)末達(dá)到平衡，升高溫度反應(yīng)速率加快

。（CH₄的選擇性公式：CH₄的選擇性=

轉(zhuǎn)化成甲烷所消耗的二氧化碳的量

二氧化碳的總轉(zhuǎn)化量

×100%）
（3）CO₂甲烷化發(fā)生反應(yīng)CO₂（g）+4H₂（g）?CH₄（g）+2H₂O（g），由于該反應(yīng)存在副反應(yīng)，反應(yīng)的CO₂不能100%轉(zhuǎn)化為CH₄，生成的CH₄須依據(jù)CH₄的選擇性公式進(jìn)行計(jì)算。某溫度，在體積為2L的恒容密閉容器中加入1molCO₂和4molH₂，10min后達(dá)到平衡，CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率和CH₄的選擇性分別為80%、90%，則CH₄的反應(yīng)速率為

0.036mol?L^-1?min^-1

0.036mol?L^-1?min^-1

。
（4）Ni-CeO₂催化CO₂加H₂生成CH₄的反應(yīng)歷程如圖所示（吸附在催化劑表面的物種用*標(biāo)注），則發(fā)生的副反應(yīng)的方程式為

CO₂+H₂?CO+H₂O

CO₂+H₂?CO+H₂O

。


（5）CeO₂的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示：

①Ce的配位數(shù)為

8

8

。
②若高溫下該晶胞中1個(gè)氧原子變?yōu)榭瘴?，?

4

4

個(gè)面心上的Ce由+4價(jià)變?yōu)?3價(jià)（頂點(diǎn)上的Ce化合價(jià)不變）。