甲醇的合成是現(xiàn)代化工領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。合成甲醇時(shí)，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(duì)甲醇產(chǎn)品質(zhì)量以及產(chǎn)量造成不同程度的影響。合成過(guò)程中的部分反應(yīng)如下：
（?。〤O（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(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）的△H₅=

-49kJ?mol^-1

-49kJ?mol^-1

。該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)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(guān)于CO₂在合成甲醇反應(yīng)中的主要作用描述，錯(cuò)誤的是

ACD

ACD

。
A.可以抑制反應(yīng)（ⅳ）的發(fā)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(guò)程的進(jìn)行
（2）尋找合適的催化劑，一直是甲醇合成研究領(lǐng)域的重點(diǎn)。Saussey和Lavalley認(rèn)為ZnO催化CO、H₂合成CH₃OH的機(jī)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(shí)，其理由為

水是反應(yīng)過(guò)程的催化劑（或水參與了甲醇生成的反應(yīng)）

水是反應(yīng)過(guò)程的催化劑（或水參與了甲醇生成的反應(yīng)）

。
Cu作催化劑合成甲醇時(shí)，雜質(zhì)氣體會(huì)發(fā)生反應(yīng)H₂S+Cu═CuS+H₂，因?yàn)樵摲磻?yīng)是

不可逆

不可逆

（填“可逆”或“不可逆”）的，所以會(huì)導(dǎo)致催化劑永久性中毒。
（3）2020年我國(guó)科學(xué)家在甲醇合成方面，進(jìn)行了大量有價(jià)值的研究。
①某研究報(bào)告中指出，由于甲烷的生成，導(dǎo)致合成塔內(nèi)溫度極難控制，使合成成本增加，其原因?yàn)?!--BA-->

生成甲烷的反應(yīng)是熱效應(yīng)最大的放熱反應(yīng)

生成甲烷的反應(yīng)是熱效應(yīng)最大的放熱反應(yīng)

。
②提高合成塔內(nèi)反應(yīng)溫度，合成反應(yīng)速率雖然會(huì)增大，但其平衡常數(shù)會(huì)

減小

減小

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

前期的最佳溫度應(yīng)高于中后期

前期的最佳溫度應(yīng)高于中后期

。
實(shí)際生產(chǎn)中，在氣壓值為5.0MPa,用銅催化劑進(jìn)行催化時(shí)，隨著反應(yīng)進(jìn)行合成塔內(nèi)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(shí)際情況下，CO、CO₂、H₂三種氣體的氫碳比值（氣體的體積比）f應(yīng)控制在5左右。已知f=

（

H

2

-

C

O

2

）

（

CO

+

C

O

2

）

，CO的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在12%以下，CO₂的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)在3%左右，則H₂的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在

78%

78%

左右。