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

【答案】

 

【解析】略