Question

（1）生產水煤氣過程中有以下反應：①C(s)＋CO₂(g)??2CO(g)　ΔH₁；
②CO(g)＋H₂O(g) H₂(g)＋CO₂(g)　ΔH₂；
③C(s)＋H₂O(g) CO(g)＋H₂(g)　ΔH₃；
上述反應ΔH₃與ΔH₁、ΔH₂之間的關系為__________________________________。
（2）將CH₄轉化成CO，工業上常采用催化轉化技術，其反應原理為
2CH₄(g)＋3O₂(g) 2CO(g)＋4H₂O(g)
ΔH＝－1 038 kJ·mol^－1。
工業上要選擇合適的催化劑，分別對X、Y、Z三種催化劑進行如下實驗(其他條件相同)：
①X在750 ℃時催化效率最高，能使正反應速率加快約3×10⁵倍；
②Y在600 ℃時催化效率最高，能使正反應速率加快約3×10⁵倍；
③Z在440 ℃時催化效率最高，能使逆反應速率加快約1×10⁶倍；
根據上述信息，你認為在生產中應該選擇的適宜催化劑是________(填“X”或“Y”或“Z”)，選擇的理由是________________________________________________________；
（3）請畫出（2）中反應在有催化劑與無催化劑兩種情況下反應過程中體系能量變化示意圖，并進行必要標注。

Answer 1

（1）ΔH₃＝ΔH₁＋ΔH₂
（2）Z　催化效率最高其活性溫度低，節能(或催化活性高、速度快、反應溫度低)
（3）

（1）①C(s)＋CO₂(g) 2CO(g)　ΔH₁
②CO(g)＋H₂O(g) H₂(g)＋CO₂(g)　ΔH₂
兩式相加
C(s)＋H₂O(g) CO(g)＋H₂(g)ΔH₃＝ΔH₁＋ΔH₂。
（2）選擇催化劑，應看溫度和催化效率，Z的催化效率最高時，溫度低，且速率快，所以Z合適。（3）畫圖時，應注意在有催化劑時，反應物、生成物的總能量不變，ΔH不變，活化能減少。