Question

將水煤氣轉(zhuǎn)化成合成氣，然后合成各種油品和石化產(chǎn)品是化工的極為重要的領(lǐng)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(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          。
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)+3/2O₂(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；
已知根據(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”、“Y”或“Z”)，選擇的理由是         。

Answer 1

(1)①K=c(CO)c(H₂)/c(H₂O)
②B、C  (2)Z  催化劑效率高且活性溫度低

(1)C(s)＋H₂O(g)CO(g)＋H₂(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=c(CO)c(H₂)/c(H₂O)。增大C的轉(zhuǎn)化率，需要使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，C為固體對(duì)平衡移動(dòng)無(wú)影響；加入H₂O(g)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，C的轉(zhuǎn)化率增大；正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。
(2)催化劑對(duì)正逆反應(yīng)速率的改變程度是相同的，Z對(duì)反應(yīng)速率的影響最大，且反應(yīng)需要的溫度最低，有利于提高經(jīng)濟(jì)效益