除去雜質(zhì)后的水煤氣主要含H
2、CO,是理想的合成甲醇的原料氣。
(1)生產(chǎn)水煤氣過程中有以下反應(yīng):①C(s)+CO
2(g)
2CO(g) △H
1;
②CO(g)+H
2O(g)
H
2(g)+CO
2(g) △H
2;③C(s)+H
2O(g)
CO(g)+H
2(g) △H
3;
上述反應(yīng)△H
3與△H
1、△H
2之間的關(guān)系為
。
(2)將CH
4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:2CH
4(g)+3O
2(g)
4CO(g)+4H
2O(g) △H=-1038kJ/mol。工業(yè)上要選擇合適的催化劑,分別對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3×10
5倍;
②Y在600℃時(shí)催化效率最高,能使正反應(yīng)速率加快約3×10
5倍;
③Z在440℃時(shí)催化效率最高,能使逆反應(yīng)速率加快約1×10
6倍;
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”或“Y”或“Z”),選擇的理由是
;
(3)請?jiān)诖痤}卡中,畫出(2)中反應(yīng)在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應(yīng)過程中體系能量變化示意圖,并進(jìn)行必要標(biāo)注。
(4)合成氣合成甲醇的主要反應(yīng)是:2H
2(g)+CO(g)
CH
3OH(g) △H=-90.8kJ·mol
-1,T℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160。
此溫度下,在密閉容器中開始只加入CO、H
2,反應(yīng)10min后測得各組分的濃度如下:
物質(zhì)
| H2
| CO
| CH3OH
|
濃度/(mol·L-1)
| 0.20
| 0.10
| 0.40
|
①該時(shí)間段內(nèi)平均反應(yīng)速率v(H
2)=
。
②比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大。簐(正)
v (逆)(填“>”、“<”或“=”)
(5)生產(chǎn)過程中,合成氣要進(jìn)行循環(huán),其目的是
。