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    （本题15分）水煤气 (主要成分：CO、H2 ) 是重要燃料和化工原料，可用水蒸气通过炽热的炭层制得：

    C (s) + H2O(g)CO (g) +H2 (g)；△H =+131.3kJ•mol－1

    （1）某温度下，四个容器中均进行着上述反应，各容器中炭足量，其它物质的物质的量浓度及正逆反应速率关系如下表所示。请填写表中相应的空格。

    容器编号

    c(H2O)/mol?L－1

    c(CO)/mol?L－1

    c(H2)/mol?L－1

    V正、V逆比较

    I

    0.06   

    0.60   

    0.10   

    V正=V逆

    II

    0.06

    0.50

    0.40

    ?

    III

      0.12 

    0.40   

    0.80

    V正<V逆

    IV

    0.12

    0.30

    ？

    V正=V逆

    （2）另有一个容积可变的密闭容器。恒温恒压下，向其中加入1.0mol炭和 1.0mo l水蒸气 (H216O)，发生上述反应，达到平衡时，容器的体积变为原来的1.25 倍。平衡时水蒸气的转化率为       ；向该容器中补充 a mol 炭，水蒸气的转化率将      （填 “增大”、“减小”、“不变”），再补充 a mol 水蒸气 (H218O), 最终容器中C16O和C18O 的物质的量之比为            。

    （3）己知：C (s)  + O2(g)=CO (g)；△H = －110.5kJ?mo1－1

               CO(g) + O2(g) =CO2 (g)；△H =－283.0 kJ?mo1－1

               H2 (g) + O2 (g) =H2O (g)；△H = －241.8kJ?mo1－1

    那么，将2.4 g 炭完全转化为水煤气，然后再燃烧，整个过程△H =           kJ?mo1－1

         （1）(6分)

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    V正 < V逆（3分）

     

     

     

     

     

     

     

     

    0．40（3分）

     

    （2）25%（2分）；不变（2分）；1：a（2分）； 

      (3)-78.7 （3分）

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    （本题共8分）

    水煤气法制甲醇工艺流程框图如下

     (注:除去水蒸气后的水煤气含55～59%的H2，15～18%的CO，11～13%的CO2，少量的H2S、CH4，除去H2S后，可采用催化或非催化转化技术，将CH4转化成CO，得到CO、CO2和H2的混合气体，是理想的合成甲醇原料气，即可进行甲醇合成)

    （1）制水煤气的主要化学反应方程式为：C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），此反应是吸热反应。① 此反应的化学平衡常数表达式为                      ；

    ②下列能提高碳的平衡转化率的措施是                      。

    A．加入C（s）     B．加入H2O（g）     C．升高温度     D．增大压强

    （2）将CH4转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：

    CH4 (g)+3/2O2 (g)CO (g)+2H2O (g) +519KJ。工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）

    ① X在T1℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；

    ② Y在T2℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；

    ③ Z在T3℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；

    已知：T1＞T2＞T3，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是      （填“X”或“Y”或“Z”），选择的理由是                                          。

    （3）合成气经压缩升温后进入10m3甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应是：2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)+181.6kJ。T4℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中加入CO、H2，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

    物质

    H2

    CO

    CH3OH

    浓度/（mol·L－1）

    0.2

    0.1

    0.4

    ① 比较此时正、逆反应速率的大小：v正         v逆 （填“>”、“<”或“＝”)。

    ② 若加入同样多的CO、H2，在T5℃反应，10 min后达到平衡，此时c(H2)＝0.4 mol·L－1、c(CO)＝0.7 mol·L－1、则该时间内反应速率v(CH3OH) ＝             mol·(L·min)－1。

    （4）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是                                   。

     

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