（本题共8分）
水煤气法制甲醇工艺流程框图如下
(注: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：
CH4 (g)+3/2O2 (g)
CO (g)+2H2O (g) +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）
① X在T1℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
② Y在T2℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
③ Z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：2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)+181.6kJ。T4℃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：
| 物质 | H2 | CO | CH3OH |
| 浓度/（mol·L－1） | 0.2 | 0.1 | 0.4 |
②若加入同样多的CO、H2，在T5℃反应，10 min后达到平衡，此时c(H2)＝0.4 mol·L－1、c(CO)＝0.7 mol·L－1、则该时间内反应速率v(CH3OH) ＝ mol·(L·min)－1。
（4）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是 。
（1）①
； ②BC(2分)
（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 mol·L－1·min－1。
（4）提高原料CO、H2的利用率（或提高产量、产率亦可）。
（1）①平衡常数是指在一定条件下，可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，因此平衡常数表达式为。
②碳是固体，增加碳的质量平衡不移动。增大水蒸气的浓度，平衡向正反应方向移动，碳的转化率增大。正反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，转化率增大。反应是体积增大的，所以增大压强，平衡向逆反应方向移动，转化率降低，所以正确的答案选BC。
（2）由于反应是放热反应，而Z催化效率高且活性温度低，所以应该选择Z。
（3）①根据表中数据可知，此时
＞160，所以正反应速率大于逆反应速率。
②设通入的氢气和CO得失y，生成甲醇的浓度是x，则y－2x＝0.4mol/L，y－x＝0.7mol/L，解得x＝0.3mol/L，因此甲醇的反应速率是0.03 mol·L－1·min－1。
（4）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是提高原料CO、H2的利用率.