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

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：

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________。

（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）。