甲醇的合成是現代化工領域研究的重點。合成甲醇時，合成氣成分主要包括CO、CO₂、H₂、H₂O等凈化氣體和CH₄、N₂、Ar等惰性氣體以及H₂S等有害氣體。這些氣體成分將對甲醇產品質量以及產量造成不同程度的影響。合成過程中的部分反應如下：
（ⅰ）CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁=-90.1kJ?mol^-1
（ⅱ）CO（g）+H₂O（g）═CO₂（g）+H₂（g）△H₂=-41.1kJ?mol^-1
（ⅲ）CO（g）+3H₂（g）═CH₄（g）+H₂O（g）△H₃=-206kJ?mol^-1
（ⅳ）2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₄=-24.5kJ?mol^-1
（1）反應CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）的△H₅=

-49kJ?mol^-1

-49kJ?mol^-1

。該反應的化學平衡常數表達式為

c

（

C

H

3

OH

）

×

c

（

H

2

O

）

c

（

C

O

2

）

×

c

3

（

H

2

）

c

（

C

H

3

OH

）

×

c

（

H

2

O

）

c

（

C

O

2

）

×

c

3

（

H

2

）

。下列關于CO₂在合成甲醇反應中的主要作用描述，錯誤的是

ACD

ACD

。
A.可以抑制反應（ⅳ）的發生
B.可以提高碳元素的利用率
C.可以提高甲醇蒸氣的純度
D.有利于合成塔冷卻降溫過程的進行
（2）尋找合適的催化劑，一直是甲醇合成研究領域的重點。Saussey和Lavalley認為ZnO催化CO、H₂合成CH₃OH的機理如圖1所示。這種理論解釋了合成氣中少量的水提高了甲醇生成活性的事實，其理由為

水是反應過程的催化劑（或水參與了甲醇生成的反應）

水是反應過程的催化劑（或水參與了甲醇生成的反應）

。
Cu作催化劑合成甲醇時，雜質氣體會發生反應H₂S+Cu═CuS+H₂，因為該反應是

不可逆

不可逆

（填“可逆”或“不可逆”）的，所以會導致催化劑永久性中毒。
（3）2020年我國科學家在甲醇合成方面，進行了大量有價值的研究。
①某研究報告中指出，由于甲烷的生成，導致合成塔內溫度極難控制，使合成成本增加，其原因為

生成甲烷的反應是熱效應最大的放熱反應

生成甲烷的反應是熱效應最大的放熱反應

。
②提高合成塔內反應溫度，合成反應速率雖然會增大，但其平衡常數會

減小

減小

（填“增大”或“減小”），故不同階段會有不同的最佳溫度。
從理論上講，反應初期和隨著塔內甲醇濃度上升（中后期），合成塔內的最佳溫度應有何不同：

前期的最佳溫度應高于中后期

前期的最佳溫度應高于中后期

。
實際生產中，在氣壓值為5.0MPa,用銅催化劑進行催化時，隨著反應進行合成塔內的最佳溫度范圍控制如圖2所示，這主要是為了保證催化劑有較高的

活性

活性

。該合成粗甲醇的實際情況下，CO、CO₂、H₂三種氣體的氫碳比值（氣體的體積比）f應控制在5左右。已知f=

（

H

2

-

C

O

2

）

（

CO

+

C

O

2

）

，CO的體積分數應在12%以下，CO₂的體積分數應在3%左右，則H₂的體積分數應控制在

78%

78%

左右。