CO
2的过量排放会造成温室效应,CO
2的固定可以有效缓解这一问题。已知键能数据如下表(单位: kJ/mol):
共价键 | C=O | C-H | H-H | H-O |
键能 | 799 | 413 | 436 | 463 |
(1)在催化剂Ni-CeO
2的作用下,CO
2(g)和H
2(g)反应生成CH
4(g) 和H
2O(g),其反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注)。保持CO
2与H
2的体积比为1:4,反应气的总流量控制在40mL/min,通过320°C催化剂表面,反应未达到平衡状态。

①主反应生成甲烷,热化学方程式为
___________。
②欲提高CH
4产率,可采取的措施是
___________(写一种即可)。
③根据反应历程写出存在的副反应的化学方程式:
___________。
(2)一定条件下,向密闭容器中充入物质的量之比为1:3的CO
2和H
2发生反应:
a. CO
2(g) +3H
2(g)

CH
3OH( g) +H
2O(g)
b. CO
2(g) +H
2(g)

CO(g) +H
2O(g)
在不同催化剂(Cat 1, Cat2)下经相同反应时间,CO
2的转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择性=

100%] 随温度的变化如图所示:

①210~ 270°C间,在甲醇的选择性上,催化效果较好的是
___________(填“Cat 1”或“Cat2” )。
②210~270°C 间,Cat 2条件下CO
2的转化率随温度的升高而增大,可能原因为
____________。
③在恒压条件下(总压强为p kPa),达到平衡时CO
2的转化率为20%,CH
3OH的选择性为75%,反应b的平衡常数K
p=
___________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。
(3)电催化还原CO
2的方法具有催化效率更高、反应条件更温和的优点,CO
2在Au纳米颗粒表面电还原的进程如图所示。据此判断该过程的决速步骤为
___________(填“a”“b”或“c”),电催化还原CO
2的电极反应式为
___________。