Question

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_(kāi)_______；

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)＋O₂(g)CO(g)＋2H₂O(g)；ΔH＝－519 kJ/mol．工業(yè)上要選擇合適的催化劑，分別對(duì)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；

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)請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)圖中，畫(huà)出上述反應(yīng)在有催化劑與無(wú)催化劑兩種情況下反應(yīng)過(guò)程中體系能量變化示意圖，并進(jìn)行必要標(biāo)注．

(4)合成氣合成甲醇的主要反應(yīng)是：

2H₂(g)＋CO(g)CH₃OH(g)；ΔH＝－90.8 kJ·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(kāi)始只加入CO、H₂，反應(yīng)10 min后測(cè)得各組分的濃度如下：

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

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

(5)生產(chǎn)過(guò)程中，合成氣要進(jìn)行循環(huán)，其目的是________．

Answer 1

答案：
解析：

(1)①K＝(2分) 　�、贐C(2分) 　　(2)Z(1分)；催化效率高且活性溫度低(或催化活性高、速度快，反應(yīng)溫度低)(2分) 　　(3)(3分) 　　(4)①0.08 mol·L－1·min－1(2分) 　�、冢�(2分) 　　(5)提高原料利用率(或提高產(chǎn)量、產(chǎn)率也可)(2分)