我國力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和。CO₂的綜合利用是實現(xiàn)碳中和的措施之一。
Ⅰ.CO₂和H₂在金屬催化劑表面可以合成CH₄，普遍反應路徑有三種，其中一種反應路徑經(jīng)歷HCOO*中間體。某小組研究了金屬鈷的不同晶面【FCC（111）、HCP（10-10）、HCP（10-11）】對HCOO*這種反應路徑的催化效果，相關基元反應能量變化如下表（*指微粒吸附在催化劑表面）：

基元反應步驟	FCC（111）		HCP（10-10）		HCP（10-11）
	活化能（eV）	反應熱（eV）	活化能（eV）	反應熱（eV）	活化能（eV）	反應熱（eV）
CO2*+H*→HCOO*	0.46	-0.52	0.66	-0.12	0.20	-0.69
HCOO*+H*→HCOOH*	1.27	0.73	0.23	-0.16	1.36	0.78
HCOOH*→CHO*+OH*	0.76	-0.11	0.44	-0.18	0.96	-0.47
CHO*+H*→CH2O*	0.53	0.15	0.42	0.14	0.54	0.15
CH2O*+H*→CH2OH*	0.90	0.27	0.80	0.08	1.37	0.69
CH2OH*→CH2*+OH*	0.70	-0.63	0.33	-0.47	0.60	-1.02

（1）寫出在FCC（111）晶面反應的控速步基元反應：

HCOO*+H*→HCOOH*

HCOO*+H*→HCOOH*

。
（2）僅比較表格數(shù)據(jù)可知，CO₂和H₂在該條件下合成CH₄，

HCP（10-10）

HCP（10-10）

晶面的催化效果最好。
Ⅱ.CO₂和H₂一定條件下也可以合成甲醇，該過程存在副反應Ⅱ。
反應Ⅰ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）   ΔH₁=-49.3kJ/mol
反應Ⅱ：CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）   ΔH₂
（3）上述反應中相關物質(zhì)能量如圖1所示。計算ΔH₂=

+41.2

+41.2

kJ/mol。
（4）向VL密閉容器中通入3molH₂、1molCO₂，在催化劑作用下發(fā)生反應。相同時間內(nèi)溫度對CO₂轉(zhuǎn)化率及CH₃OH和CO產(chǎn)率的影響如圖2所示。CO₂的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因可能是

隨著溫度升高，化學反應速率加快，單位時間內(nèi)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率升高，且反應Ⅱ為吸熱反應，溫度升高平衡正向移動也導致二氧化碳轉(zhuǎn)化率升高

隨著溫度升高，化學反應速率加快，單位時間內(nèi)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率升高，且反應Ⅱ為吸熱反應，溫度升高平衡正向移動也導致二氧化碳轉(zhuǎn)化率升高

。表示CH₃OH產(chǎn)率隨溫度變化的曲線是

a

a

（填“a”或“b”）。

（5）假設體系中只發(fā)生反應Ⅰ和反應Ⅱ，在某溫度下反應tmin達到平衡狀態(tài)。此時CO₂的轉(zhuǎn)化率為30%，CO₂對CH₃OH的選擇性為40%（CH₃OH選擇性=

C

H

3

OH

產(chǎn)率

C

O

2

轉(zhuǎn)化率

），則0～tmin內(nèi)H₂的反應速率為

0

.

54

V

t

0

.

54

V

t

mol/（L?min），反應Ⅱ的平衡常數(shù)為

0.031

0.031

（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。
Ⅲ.2021年我國科學家首先實現(xiàn)了從CO₂到淀粉的全人工合成。其中的一個步驟是利用新型電化學催化裝置（如圖所示）將CO₂轉(zhuǎn)化為CH₃COOH。

（6）寫出該過程中陰極的電極反應式：

2CO₂+8e^-+8H⁺=CH₃COOH+2H₂O

2CO₂+8e^-+8H⁺=CH₃COOH+2H₂O

。