(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                  

 

 0  73617  73625  73631  73635  73641  73643  73647  73653  73655  73661  73667  73671  73673  73677  73683  73685  73691  73695  73697  73701  73703  73707  73709  73711  73712  73713  73715  73716  73717  73719  73721  73725  73727  73731  73733  73737  73743  73745  73751  73755  73757  73761  73767  73773  73775  73781  73785  73787  73793  73797  73803  73811  203614 

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