利用甲烷和水蒸气生成合成气（主要成分为CO和H₂）在化学工业中有极为重要的地位。其热化学方程式为CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）   ΔH₁=+206.4kJ•mol^-1。
（1）工业生产中为解决合成气中H₂过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO₂。利用合成气在催化剂作用下合成甲醇，可能发生的反应如下：
①CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）     ΔH=-90.67kJ•mol^-1
②CO₂（g）+H₂（g）⇌CO（g）+H₂O（g）ΔH=+41.2kJ•mol^-1
为了使合成气生成甲醇的配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳的体积比为

3：1

3：1

。
（2）CH₄与CO₂经过催化重整也可制得合成气，该反应的热化学方程式为

CH₄（g）+CO₂（g）⇌2CO（g）+2H₂（g）ΔH=+247.6kJ•mol^-1

CH₄（g）+CO₂（g）⇌2CO（g）+2H₂（g）ΔH=+247.6kJ•mol^-1

。
在1.0L密闭容器中充入1.0molCH₄和1.0molCO₂，在一定条件下发生上述反应，测得CH₄的平衡转化率与温度及压强的关系如图1所示。

①比较压强大小：P₁

＜

＜

（填“＞”、“＜”或“=”）P₃。
②若要提高CH₄的平衡转化率，可采取的措施有

升高温度

升高温度

、

减小压强

减小压强

。（任写两条）
③若P₄=2.0MPa,则x点的平衡常数K_p=

16

9

16

9

（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。
（3）研究表明二氧化碳加氢可合成甲醇，其热化学方程式为CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）ΔH=-49.47kJ•mol^-1。二氧化碳合成甲醇的原料气中加入一氧化碳可以降低CO₂与H₂反应的活化能。在200～360℃、9MPa时，合成气初始组成H₂、CO、CO₂的物质的量之比为7：2：1的条件下研究甲醇的合成反应。CO₂的平衡转化率随温度的变化如图2所示，其先减小的原因是

开始时CO₂和H₂反应生成甲醇，该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，使CO₂转化率降低

开始时CO₂和H₂反应生成甲醇，该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，使CO₂转化率降低

，后增大的原因是

当温度升高到一定程度后，CO₂和H₂反应生成CO，该反应为吸热反应使平衡正向移动，转化率升高

当温度升高到一定程度后，CO₂和H₂反应生成CO，该反应为吸热反应使平衡正向移动，转化率升高

。