二氧化碳、甲烷等是主要的溫室氣體。研發(fā)二氧化碳和甲烷的利用技術對治理生態(tài)環(huán)境具有重要意義。
已知：常溫常壓下，一些物質的燃燒熱如表所示。

物質	CH4（g）	H2（g）	CO（g）
燃燒熱（ΔH）/（kJ?mol-1）	-890.3	-285.8	-283.0

回答下列問題：
（1）在催化劑作用下，甲烷的催化重整是制備合成氣的重要方法，寫出CH₄（g）與CO₂（g）反應生成CO（g）和H₂（g）的熱化學方程式：

CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=+247.3kJ/mol

CH₄（g）+CO₂（g）═2CO（g）+2H₂（g）△H=+247.3kJ/mol

。
（2）在恒溫恒容密閉容器中，通入一定量的CH₄、CO₂發(fā)生催化重整反應。
①下列能說明該反應達到化學平衡狀態(tài)的是

A

A

（填標號）。
A．混合氣體的平均相對分子質量不再變化
B．v_正（CH₄）=2v_逆（CO）
C．CO與H₂濃度的比值不再變化
D．容器內混合氣體的密度不再變化
②當投料比

n

（

C

H

4

）

n

（

C

O

2

）

=1.0時，CO₂的平衡轉化率（α）與溫度（T）、初始壓強（p）的關系如圖1所示。由圖可知：壓強p₁

＜

＜

2MPa（填“＞”、“＜”或“=”）；當溫度為T₃、初始壓強為2MPa時，a點的v_逆

＞

＞

v_正（填“＞”、“＜”或“=”）。起始時向1L恒容容器中加入2molCH₄和2molCO₂，在溫度為T₆、初始壓強為2MPa條件下反應，用壓強表示該反應的平衡常數(shù)K_p=

4（MPa）²

4（MPa）²

（分壓=總壓×物質的量分數(shù)）。

（3）我國科學家對甲烷和水蒸氣催化重整反應機理也進行了廣泛研究，通常認為該反應分兩步進行。第一步：CH₄催化裂解生成H₂和碳（或碳氫物種），其中碳（或碳氫物種）吸附在催化劑上，如CH₄→C_ads/[C（N）_n]_ads+（2-

n

2

）H₂；第二步：碳（或碳氫物種）和H₂O反應生成CO₂和H₂，如C_ads/[C（H）_n]_ads+2H₂O→CO₂+（2+

n

2

）H₂。反應過程和能量變化殘圖如圖2：判斷過程

②

②

（填序號）加入了催化劑，原因是

催化劑降低了活化能

催化劑降低了活化能

。控制整個過程②反應速率的是第Ⅱ步，其原因為

第Ⅱ步的活化能大，反應速率慢

第Ⅱ步的活化能大，反應速率慢

。