甲烷化是实现“双碳”目标的重要途径。已知合成塔内发生的反应有:
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题:
(1)催化剂的选择是
甲烷化技术的核心,图1为催化剂M催化反应Ⅰ的历程。根据图1中能量变化情况,求算
_______(列式表示);反应
_______(填“ⅰ”或“ⅱ”)决定了反应Ⅰ正反应速率的快慢。
(2)反应Ⅱ的正、逆反应速率可分别表示为
,
,
、
分别为正、逆反应速率常数。T℃,在一恒容密闭容器中加入等物质的量的
和
只发生反应Ⅱ,测得
和
的物质的量随时间变化如图2,则M点时,
_______。
(3)保持
和
体积比1:4向合成塔内投料,发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。
①若塔内气体的总流量控制在
,300℃测得
的转化率为80%,则
反应速率为
_______②关于合成塔内反应体系,说法错误的是
_______(填序号)。
A.降低反应温度,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的反应速率都减小
B.平衡后增大体系压强,Ⅰ和Ⅲ平衡正向移动,Ⅱ平衡不移动
C.选用合适的催化剂能提高甲烷的选择性
D.其他条件不变时,增大
和
的投料比,可提高
的平衡转化率
E.及时分离出水蒸气、循环使用
和
,可提高原料的利用率
③不同压强时,反应塔内
的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。压强
、
、
由大到小的顺序为
_______;温度为T℃时,三条曲线几乎交于一点的原因是
_______。