Question

（2009?南京二模）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

B

（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

X

（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

B

．（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

表中5组实验中，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．

Answer 1

分析：（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，利用题干所给的热化学方程式得到④反应的热化学方程式减小方向判断；
（2）依据反应前后气体体积的变化，结合影响化学平衡的因素分析判断，增大体积压强减小，平衡向气体体积增大的方向移动；
（3）依据反应是放热反应，温度越高，反应物转化率越小；反应的配比依据合成氨的工业制备类推；
（4）依据表中数据分析，投料时各气体体积分数之和为1，一氧化碳和氢气体积比始终为1：3，随二氧化碳体积增多，一氧化碳和氢气的体积分数基本不变，所以利用氮气调节混合气体的条件分数，保持压强不变，温度不变；

解答：解：（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；

点评：本题考查了化学反应热的计算应用，热化学方程式的书写，盖斯定律的应用，化学平衡的进行方向，数据分析方法，题目难度较大．