“推动绿色发展，绘就绿水青山齐鲁画卷”是山东“十四五”时期的战略任务之一。采用镍系催化剂的水煤气（主要有效成分为CO和H2）甲烷化是推动绿色发展的有效途径，该过程中涉及的反应有：
CO（g）+3H2（g）⇌CH4 （g）+H2O（g）△H1=-206kJ•mol-1①
2CO（g）⇌C（s）+CO2（g）△H2=-173 kJ•mol-1②
CO（g）+H2 O（g）⇌CO2（g）+H2（g）△H3=-41kJ•mol-1③
已知：反应①称为甲烷化反应；CO转化率α（CO）=L（CO进口）-L（CO出口）L（CO进口）×100%，甲烷的选择性S（CH4）=L（CH4出口）L（CO进口）-L（CO出口）×100%，两式中的L为进口或出口流量（mL•min-1）。
回答下列问题：
（1）相应条件下，用焦炭与水蒸气制取水煤气的热化学方程式为 C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）△H=+132kJ/molC（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）△H=+132kJ/mol。
（2）积碳会造成催化剂性能大幅度下降。向反应器中通入水蒸气可有效抑制积碳现象，但过量的水蒸气会对生产造成不利。下列说法正确的是 CC。（填标号）
A.积碳会导致反应的平衡常数减小，影响反应发生
B.通入水蒸气抑制积碳现象，反应③重新达到平衡后，正反应速率增大，逆反应速率减小
C.加入过量的水蒸气会抑制反应①的进行，使CH4的产率降低
适当增大氢碳比[n（H2）n（CO）]也可有效抑制积碳实验表明当氢碳比逐渐增加到3的过程中，既提高了CO平衡转化率和CH4选择性，又有效抑制了积碳现象主要原因是 氢碳比逐渐增加到3时，促进①平衡正向移动，反应②平衡逆向移动氢碳比逐渐增加到3时，促进①平衡正向移动，反应②平衡逆向移动。
（3）当氢碳比为3时，CO的转化率和CH4的选择性与不同的氢气流速变化关系如图所示。
氢气流速低于或高于2000h-1都不利于甲烷化反应，可能的原因是 氢气流速过低导致H2供给量不足，CH4选择性差，不利于甲烷化反应；氢气流速过高导致H2停留时间短，H2与催化剂接触时间不足，导致催化效率不佳氢气流速过低导致H2供给量不足，CH4选择性差，不利于甲烷化反应；氢气流速过高导致H2停留时间短，H2与催化剂接触时间不足，导致催化效率不佳。
（4）若向一定温度下的密闭容器中投入nmol H2和1mol CO，发生上述3个反应，达到平衡时，测得气体总压为pkPa,容器中存在xmol CH4，ymol C，（x-z）mol H2O和 n-3x+zn-3x+zmol H2（用含n、x、y、z和p的式子表示，下同），该温度下，甲烷化反应①的分压平衡常数Kp=x（x-z）（1+n-2x-y）2（1-x-2y-z）（n-3x+z）3p2x（x-z）（1+n-2x-y）2（1-x-2y-z）（n-3x+z）3p2kPa-2。
（5）为了同时提高CO的转化率与CH4的选择性，可选择的反应条件为 CC。（填标号）
A.高温高压、高氢碳比（3～4）
B.低温低压、低氢碳比（1～2）
C.低温高压、高氢碳比（3～4）
D.低温高压、低氢碳比（1～2）
L
（
C
O
进口
）
-
L
（
C
O
出口
）
L
（
C
O
进口
）
L
（
C
H
4
出口
）
L
（
C
O
进口
）
-
L
（
C
O
出口
）
n
（
H
2
）
n
（
CO
）
x
（
x
-
z
）
（
1
+
n
-
2
x
-
y
）
2
（
1
-
x
-
2
y
-
z
）
（
n
-
3
x
+
z
）
3
p
2
x
（
x
-
z
）
（
1
+
n
-
2
x
-
y
）
2
（
1
-
x
-
2
y
-
z
）
（
n
-
3
x
+
z
）
3
p
2
【答案】C（s）+H2O（g）⇌CO（g）+H2（g）△H=+132kJ/mol；C；氢碳比逐渐增加到3时，促进①平衡正向移动，反应②平衡逆向移动；氢气流速过低导致H2供给量不足，CH4选择性差，不利于甲烷化反应；氢气流速过高导致H2停留时间短，H2与催化剂接触时间不足，导致催化效率不佳；n-3x+z；；C
x
（
x
-
z
）
（
1
+
n
-
2
x
-
y
）
2
（
1
-
x
-
2
y
-
z
）
（
n
-
3
x
+
z
）
3
p
2
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：70引用：1难度：0.4
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（2）T1℃时，向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4，只发生反应2CH4（g）⇌C2H4（g）+2H2（g），达到平衡时，测得c（C2H4）=2c（CH4），CH4的转化率为；保持其他条件不变，温度改为T2℃，经25s后达到平衡，测得c（CH4）=2c（C2H4），则0～25s内v（C2H4）=mol•L-1•s-1。
（3）CH4分解时几种气体的平衡分压（pPa）的对数值lgp与温度的关系如图所示。
①T℃时，向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4（g）、C2H4（g）和H2（g），只发生反应2CH4（g）⇌C2H2（g）+3H2（g）ΔH，ΔH（填“＞”或“＜”）0，此时的平衡常数Kp=（用平衡分压代替浓度进行计算）Pa2。
②若只改变一个反应条件使Kp变大，则该条件是（填标号）。
A.减小C2H2的浓度
B.升高温度
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D.加入合适的催化剂
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