Question

（15分）将水煤气化转化成合成气，然后合成各种油品和石化产品是化工的极为重要的领域。除去水蒸气后的水煤气主要含H₂、CO、CO₂及少量的H₂S、CH₄，继续除去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。
（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下列能增大碳的转化率的措施是                      ；

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)   △H=-519kJ/mol。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）
①X在750℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；
②Y在600℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；
③Z在440℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×10⁶倍；
已知根据上述信息，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甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应如下：
       2H₂(g)+CO(g)      CH₃OHg); △H=-90.8kJ·mol^-1，T℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H₂，反应10min后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该时间段内反应速率v(H₂)=           mol^-1·L^-1·min^-1。
②比较此时正、逆反应速率的大小：         （填“>”、“<”或“=”）
（4）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是                  。

Answer 1

解析