13. 2021年10月16日6时56分,神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。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CO
2转化为CH
4和水蒸气,配合O
2生成系统可实现O
2的再生。回答下列问题:
Ⅰ. 萨巴蒂尔反应为:CO
2(g)+ 4H
2(g)
CH
4(g)+2H
2O(g)△H
1(1)常温常压下,已知:①
和
的燃烧热(
)分别为-285.5 kJ/mol和-890.0 kJ/mol;
②
△H
2=+44.0 kJ/mol。则
=
___________ kJ/mol。
(2)在某一恒容密闭容器中加入CO
2、H
2,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CH
4的反应速率v(CH
4)= 1.2×10
-6p(CO
2)p
4(H
2) (kPa﹒s
-1), 某时刻测得H
2O(g)的分压为10kPa,则该时刻v(H
2)=
___________。
(3)研究发现萨巴蒂尔反应的历程,前三步历程如图所示。其中吸附在Pt/SiO
2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
___________(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
___________。
Ⅱ.某研究团队经实验证明,CO
2在一定条件下与H
2O发生氧再生反应:
CO
2(g)+ 2H
2O(g)
CH
4(g)+2O
2(g)△H
1=
(4)恒压条件时,按
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。
350℃时,A点的平衡常数为
______(填计算结果)。为提高CO
2的转化率,除改变温度外,还可采取的措施为
____________。
(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;反应机理如图所示:
①光催化CO
2转化为CH
4的阴极方程式为
__________________。
②催化剂的催化效率和CH
4的生成速率随温度的变化关系如图所示。300℃到400℃之间,CH
4生成速率加快的原因是
_____________。