甲醇的合成是现代化工领域研究的重点。合成甲醇时，合成气成分主要包括CO、CO₂、H₂、H₂O等净化气体和CH₄、N₂、Ar等惰性气体以及H₂S等有害气体。这些气体成分将对甲醇产品质量以及产量造成不同程度的影响。合成过程中的部分反应如下：
（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）反应CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）的△H₅=

-49kJ•mol^-1

-49kJ•mol^-1

。该反应的化学平衡常数表达式为

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

）

。下列关于CO₂在合成甲醇反应中的主要作用描述，错误的是

ACD

ACD

。
A.可以抑制反应（ⅳ）的发生
B.可以提高碳元素的利用率
C.可以提高甲醇蒸气的纯度
D.有利于合成塔冷却降温过程的进行
（2）寻找合适的催化剂，一直是甲醇合成研究领域的重点。Saussey和Lavalley认为ZnO催化CO、H₂合成CH₃OH的机理如图1所示。这种理论解释了合成气中少量的水提高了甲醇生成活性的事实，其理由为

水是反应过程的催化剂（或水参与了甲醇生成的反应）

水是反应过程的催化剂（或水参与了甲醇生成的反应）

。
Cu作催化剂合成甲醇时，杂质气体会发生反应H₂S+Cu═CuS+H₂，因为该反应是

不可逆

不可逆

（填“可逆”或“不可逆”）的，所以会导致催化剂永久性中毒。
（3）2020年我国科学家在甲醇合成方面，进行了大量有价值的研究。
①某研究报告中指出，由于甲烷的生成，导致合成塔内温度极难控制，使合成成本增加，其原因为

生成甲烷的反应是热效应最大的放热反应

生成甲烷的反应是热效应最大的放热反应

。
②提高合成塔内反应温度，合成反应速率虽然会增大，但其平衡常数会

减小

减小

（填“增大”或“减小”），故不同阶段会有不同的最佳温度。
从理论上讲，反应初期和随着塔内甲醇浓度上升（中后期），合成塔内的最佳温度应有何不同：

前期的最佳温度应高于中后期

前期的最佳温度应高于中后期

。
实际生产中，在气压值为5.0MPa,用铜催化剂进行催化时，随着反应进行合成塔内的最佳温度范围控制如图2所示，这主要是为了保证催化剂有较高的

活性

活性

。该合成粗甲醇的实际情况下，CO、CO₂、H₂三种气体的氢碳比值（气体的体积比）f应控制在5左右。已知f=

（

H

2

-

C

O

2

）

（

CO

+

C

O

2

）

，CO的体积分数应在12%以下，CO₂的体积分数应在3%左右，则H₂的体积分数应控制在

78%

78%

左右。