题目

水煤气法制甲醇工艺流程框图如下： 已知：除去水蒸气后的水煤气含55％～59％的H2，15％～18％的CO，11％～13％的CO2，少量的H2S、CH4，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，即可进行甲醇合成。 （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下列能提高碳的平衡转化率的措施是________。 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；ΔH＝－519kJ。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T1℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍； ②Y在T2℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍； ③Z在T3℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍。 已知：T1＞T2＞T3，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10m3甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应是：；ΔH＝－181.6kJ。4℃下此反应的平衡常数为160。此温度下，在密闭容器中加入CO、H2，反应到某时刻测得各组分的浓度如下： 物质 H2 CO CH3OH 浓度／mo1·L－1 0.2 0.1 0.4 ①比较此时正、逆反应速率的大小：v正________v逆（填“＞”、“＜”或“＝”）。 ②若加入同样多的CO、H2，c（CO）＝1.0mol·L－1，在T5℃反应，10min后达到平衡，此时c（H2）＝0.4mol·L－1，则该时间内反应速率v（CH3OH）＝________mol·L－1·min－1。 （4）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是________。 答案：（1）① ②BC （2）Z  催化效率高且活性温度低（或催化活性高速度快，反应温度低产率高） （3）①＞  ②0.03 （4）提高原料CO、H2的利用率（或提高产量、产率亦可）。

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