【題目】合成氣經壓縮升溫后進入10m3的甲醇合成塔中,在催化劑的作用下進行甲醇合成,主要反應是:2H2(g) + CO(g)CH3OH(g)+181.6kJ。已知:某溫度下(設溫度為T1℃)此反應的平衡常數為160。
(1)此溫度下,在密閉容器中加入一定量的CO和H2,反應到某時刻測得各組分的濃度如表:
物質 | H2 | CO | CH3OH |
濃度/(mol/L) | 0.2 | 0.1 | 0.4 |
比較此時正、逆反應速率的大。v正_______v逆 (填“>”、“<”或“=”);若加入與上述同樣多的CO和H2,在T2℃條件下反應,10 min后達平衡時c(H2)=0.4mol/L,則該時間內反應速率v(CH3OH)=_______ mol/(L·min);
(2)在一定條件的密閉恒容的容器中,下列式子或文字描述能表示上述反應達到化學平衡狀態的是_______(選填序號);
a.2v逆(CO) = v正(H2)
b.c(CO): c(H2):c(CH3OH) =1:2:1
c.混合氣體的平均式量保持不變
d.混合氣體的密度保持不變
(3)上述反應達到平衡后,下列說法正確的是_______(選填序號);
a.其他條件不變,增大壓強,平衡常數K﹤160
b.其他條件不變,溫度升高,平衡常數K會減小
c.其他條件不變,若同比例地增加CO和H2的量平衡不會發生移動
d.其他條件不變,增大甲醇的物質的量,正反應速率也會隨之逐漸增大
(4)尋找合適的催化劑來改善上述合成甲醇的條件一直是研究課題,F分別對X、Y、Z三種催化劑進行如下實驗(其他條件均相同):
①X在T1℃時催化效率最高,能使正反應速率加快約3×105倍;
②Y在T2℃時催化效率最高,能使正反應速率加快約3×105倍;
③Z在T3℃時催化效率最高,能使逆反應速率加快約1×106倍;
已知:T1>T2>T3,根據上述信息,你認為在生產中應該選擇的適宜催化劑并簡述理由____。