Question

（15分）將水煤氣化轉(zhuǎn)化成合成氣，然后合成各種油品和石化產(chǎn)品是化工的極為重要的領(lǐng)域。除去水蒸氣后的水煤氣主要含H₂、CO、CO₂及少量的H₂S、CH₄，繼續(xù)除去H₂S后，可采用催化或非催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，將CH₄轉(zhuǎn)化成CO，得到CO、CO₂和H₂的混合氣體，是理想的合成甲醇原料氣。

   （1）制水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為：C(s)+H₂O(g)     CO(g)+H₂(g)，此反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。

       ①此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為                        ；

       ②下列能增大碳的轉(zhuǎn)化率的措施是                      ；

       A．加入C（s）           B．加入H₂O（g）       C．升高溫度               D．增大壓強(qiáng)

   （2）將CH₄轉(zhuǎn)化成CO，工業(yè)上常采用催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，其反應(yīng)原理為：

       CH₄(g)+3/2O₂(g)      CO(g)+2H₂O(g)    △H=-519kJ/mol。工業(yè)上要選擇合適的催化劑，分別對X、Y、Z三種催化劑進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)（其他條件相同）

       ①X在750℃時(shí)催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×10⁵倍；

       ②Y在600℃時(shí)催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×10⁵倍；

       ③Z在440℃時(shí)催化效率最高，能使逆反應(yīng)速率加快約1×10⁶倍；

       已知根據(jù)上述信息，你認(rèn)為在生產(chǎn)中應(yīng)該選擇的適宜催化劑是       （填“X”或“Y”或“Z”），選擇的理由是                   ；

   （3）合成氣經(jīng)壓縮升溫后進(jìn)入甲醇合成塔，在催化劑作用下，進(jìn)行甲醇合成，主要反應(yīng)如下：

       2H₂(g)+CO(g)     CH₃OHg); △H=-90.8kJ·mol^-1，T℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160。此溫度下，在密閉容器中開始只加入CO、H₂，反應(yīng)10min后測得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	H2	CO	CH3OH
濃度/（mol·L-1）	0.2	0.1	0.4

       ①該時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)速率v(H₂)=           mol^-1·L^-1·min^-1。

       ②比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大小：          （填“>”、“<”或“=”）

   （4）生產(chǎn)過程中，合成氣要進(jìn)行循環(huán)，其目的是                  。

 

Answer 1

 

解析:略