水煤氣法制甲醇工藝流程框圖如圖：

已知：除去水蒸氣后的水煤氣含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，即可進(jìn)行甲醇合成．
（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

[

CO

]

?

[

H

2

]

[

H

2

O

]

[

CO

]

?

[

H

2

]

[

H

2

O

]

；
②下列能提高碳的平衡轉(zhuǎn)化率的措施是

BC

BC

．
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

2

O₂（g）?CO（g）+2H₂O（g）△H=-519kJ．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T₁℃時(shí)催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×10⁵倍；
②Y在T₂℃時(shí)催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×10⁵倍；
③Z在T₃℃時(shí)催化效率最高，能使逆反應(yīng)速率加快約1×10⁶倍；
已知：T₁＞T₂＞T₃，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

Z

Z

（填“X”或“Y”或“Z”），選擇的理由是

催化活性高、速度快、反應(yīng)溫度較低

催化活性高、速度快、反應(yīng)溫度較低

．
（3）合成氣經(jīng)壓縮升溫后進(jìn)入10m³甲醇合成塔，在催化劑作用下，進(jìn)行甲醇合成，主要反應(yīng)是：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-181.6kJ．4℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160．此溫度下，在密閉容器中加入CO、H₂，反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	H2	CO	CH3OH
濃度/mol?L-1	0.2	0.1	0.4

①比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大?。簐_正

＞

＞

v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）．
②若加入同樣多的CO、H₂，在T₅℃反應(yīng)，10min后達(dá)到平衡，此時(shí)c（H₂）=0.4mol?L^-1，則該時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速率v（CH₃OH）=

0.03

0.03

mol?L^-1?min^-1．
（4）生產(chǎn)過(guò)程中，合成氣要進(jìn)行循環(huán)，其目的是

提高原料利用率（或提高產(chǎn)量、產(chǎn)率亦可）

提高原料利用率（或提高產(chǎn)量、產(chǎn)率亦可）

．