Question

（15分）將水煤氣化轉化成合成氣，然后合成各種油品和石化產品是化工的極為重要的領域。除去水蒸氣后的水煤氣主要含H₂、CO、CO₂及少量的H₂S、CH₄，繼續除去H₂S后，可采用催化或非催化轉化技術，將CH₄轉化成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反應方程式為：C(s)+H₂O(g)     CO(g)+H₂(g)，此反應是吸熱反應。

       ①此反應的化學平衡常數表達式為                         ；

       ②下列能增大碳的轉化率的措施是                       ；

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

   （2）將CH₄轉化成CO，工業上常采用催化轉化技術，其反應原理為：

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

       ①X在750℃時催化效率最高，能使正反應速率加快約3×10⁵倍；

       ②Y在600℃時催化效率最高，能使正反應速率加快約3×10⁵倍；

       ③Z在440℃時催化效率最高，能使逆反應速率加快約1×10⁶倍；

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

   （3）合成氣經壓縮升溫后進入甲醇合成塔，在催化劑作用下，進行甲醇合成，主要反應如下：

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

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

       ①該時間段內反應速率v(H₂)=            mol^-1·L^-1·min^-1。

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

   （4）生產過程中，合成氣要進行循環，其目的是                   。

 

Answer 1

【答案】

 

【解析】略