问题 填空题

工业上可利用合成气(CO和H2的混合气体)生产甲醇(如反应④).已知:

①CO(g)+

1
2
O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ/mol

②H2(g)+

1
2
O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol

③CH3OH(g)+

3
2
O2(g)=2H2O(l)+CO2(g)△H=-761.7kJ/mol

④CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)

(1)反应④的△H=______,△S______(填“>”“<”或“=”).

(2)在一定条件下,反应④在一密闭容器中达到平衡.维持H2浓度和容器的温度不变,增大容器的体积,平衡将______(填字母).

A.向正反应方向移动          B.向逆反应方向移动

C.不移动                    D.无法判断

(3)工业上用反应④低压合成甲醇,在230℃~270℃最为有利.为研究合成气最合适的起始组成比,分别在230℃、250℃和270℃进行实验,结果如图.230℃的实验结果所对应的曲线是______(填字母);工业生产适宜采用的合成气组成比n(H2):n(CO)的范围应是______.(填字母) 

A.1:1~1.5:1    B.2.2:1~3:1    C.3.5:1~4.5:1

(4)原料气中含有少量CO2对CO合成甲醇的转化率有一定影响.科学家为研究这一影响,在同一容器中分别进行以下5组实验.

组别原料气中各组分的体积分数
COCO2H2N2
第1组19.70.059.121.2
第2组20.70.362.116.9
第3组16.91.350.731.1
第4组19.85.559.415.3
第5组20.310.960.97.9
表中5组实验中,控制不变的实验条件是压强、催化剂、______、______等.

答案

(1)反应④CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g),反应前后气体体积减少的反应,熵变减少小于0;根据盖斯定律得到:

①+2×②-③:④的热化学方程式为:

CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-92.9KJ/mol

故答案为:△H<0;△S<0;

(2)在一定条件下,反应④在一密闭容器中达到平衡.维持H2浓度和容器的温度不变,增大容器的体积,压强减小,平衡逆向进行,故答案为:B.

(3)工业上用反应④低压合成甲醇,在230℃~270℃最为有利.为研究合成气最合适的起始组成比,分别在230℃、250℃和270℃进行实验,结果如图.合成甲醇是放热反应,温度越低转化率越大,结合图象可知,230℃的实验结果所对应的曲线是 X,;工业生产适宜采用的合成气组成比n(H2):n(CO)的范围应反应中 一氧化碳的转化率大,提高氢气的量会提高一氧化碳的转化率,所以n(H2):n(CO)>2:1,选项中氢气量过量多小号原料,故选B.

故答案为:X,B;

(4)表中5组实验中,根据数据分析判断,控制不变的实验条件是压强、催化剂、温度、CO和H2的体积分数之比等,故D答案为:温度、CO和H2的体积分数之比;

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