甲烷化反应即为氢气和碳氧化物反应生成甲烷,有利于实现碳循环利用。
已知涉及的反应如下:反应Ⅰ:CO(g)+3H
2(g)

CH
4(g)+H
2O(g);ΔH
1=−206.2kJ·mol
−1反应Ⅱ:CO(g)+H
2O(g)

CO
2(g)+H
2(g);ΔH
2反应Ⅲ:CO
2(g)+4H
2(g)

CH
4(g)+2H
2O(g);ΔH
3=−165kJ·mol
−1积碳反应(CO的歧化反应和CH
4的裂解反应是催化剂积碳的主要成因:2CO(g)

CO
2(g)+C(s)(反应Ⅳ);CH
4(g)

C(s)+2H
2(g)(反应Ⅴ)。
(1)ΔH
2=
___________kJ·mol
−1。
(2)在360℃时,在固定容积的容器中进行上述反应(不考虑积碳反应),平衡时CO和H
2的转化率及CH
4和CO
2的产率随

变化的情况如图1所示。

①图中表示CO转化率、CH
4产率变化的曲线分别是
___________、
___________(填标号),A、C两点

的值相同,C点通过改变温度达到A点,则A、B、C三点温度由大到小的顺序是
___________。
②按

=3:1向恒容容器内投料,初始压强为p
0,若仅发生Ⅰ、Ⅱ两个反应,达到平衡时总压为

,CO的平衡转化率为a,则CH
4的选择性=
___________%,[CH
4的选择性=

]反应Ⅰ的K
p=
___________(用分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(3)已知各反应的平衡常数随温度的变化曲线如图2所示,相同时间内甲烷产率随温度升高的变化曲线如图3。

由图2可知,CO的歧化反应属于
___________(填“吸热”或“放热”)反应,相同时间内CH
4的产率在温度高于330℃时降低的可能原因之一是催化剂活性降低,高温导致催化剂活性降低的原因是
___________。研究发现,铜基催化剂可以促进二氧化碳(CO
2)转换成一氧化碳(CO)、甲醛(CH
2O)或乙烯(CH
2=CH
2)及乙醇(CH
3CH
2OH)等多碳化合物,对于“碳达峰”和“碳中和”目标的顺利实现具有积极推动作用。
(4)铜基催化剂铁表面上铁原子吸附离解的碳原子局部示意图如图所示(图中小黑球代表碳原子,灰球代表铜原子)。则催化剂表面上C/Cu原子数比为
___________。

(5)已和CO
2在高温高压下所形成的晶体的晶胞如图所示,CO
2的晶胞参数(棱长)apm,其密度为bg•cm
−3,则阿伏加德罗常数为
___________(列出计算式即可)。
