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H
2、CO、CO
2及少量的H
2S、CH
4,继续除去H
2S后,可采用催化或非催化转化技术,将CH
4转化成CO,得到CO、CO
2和H
2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)+H
2O(g)
CO(g)+H
2(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H
2O(g)C.升高温度D.增大压强
(2)将CH
4转化成CO,工业上常采用催化转化技术,其反应原理为:
CH
4(g)+
O
2(g)?CO(g)+2H
2O(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3×10
5倍;
②Y在600℃时催化效率最高,能使正反应速率加快约3×10
5倍;
③Z在440℃时催化效率最高,能使逆反应速率加快约1×10
6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:
2H
2(g)+CO(g)?CH
3OHg);△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、H
2,反应10min后测得各组分的浓度如表:
| 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(H
2)=
mol
-1?L
-1?min
-1.
②比较此时正、逆反应速率的大小:v
正
v
逆(填“>”、“<”或“=”)
(4)生产过程中,合成气要进行循环,其目的是
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