17. (10分)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/mol
②H2(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-285.8kJ/mol
③CH3OH(g)+O2(g)=H2O(l) △H=-761.7kJ/mol
④CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
(1)反应④的△H= ,△S 0(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,结果如下图。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、 、 等。