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)+
O2(g)=CO2(g)△H=-283.0kJ/mol1 2
②H2(g)+
O2(g)=H2O(l)△H=-285.8kJ/mol1 2
③CH3OH(g)+
O2(g)=2H2O(l)+CO2(g)△H=-761.7kJ/mol3 2
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 | |||
CO | CO2 | H2 | N2 | |
第1组 | 19.7 | 0.0 | 59.1 | 21.2 |
第2组 | 20.7 | 0.3 | 62.1 | 16.9 |
第3组 | 16.9 | 1.3 | 50.7 | 31.1 |
第4组 | 19.8 | 5.5 | 59.4 | 15.3 |
第5组 | 20.3 | 10.9 | 60.9 | 7.9 |

(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;