第 一 題

合成氣（Syngas / Synthesis gas）的成分說明如下：

1. 主要成分：為一氧化碳（CO）與氫氣（H₂）的混合氣體。
2. 次要成分：在工業實務上，依據進料來源（如天然氣、煤炭或重油）與製程（如水蒸汽重組、部分氧化等）的差異，合成氣中通常亦會伴隨少量的二氧化碳（CO₂）、水蒸氣（H₂O）、未反應的甲烷（CH₄）以及微量的氮氣（N₂）等副產物。

以甲烷製造合成氣的兩個主要工業製程與化學方程式如下：

1. 甲烷蒸汽重組反應（Steam Methane Reforming, SMR） 為目前工業上最廣泛應用的方法。甲烷與高溫水蒸氣在催化劑（如鎳，Ni）作用下反應，此為高度吸熱反應。

【破題】本題核心為寫出合成氣轉換為甲醇之平衡化學反應方程式，並補充工業操作條件以完整答題。 【論述】 一、主要反應方程式

【破題】合成氣的主要成分為 $CO$ 與 $H_2$，而合成氨 ($NH_3$) 需要高純度的 $H_2$ 與 $N_2$。因此，合成氣須經過一系列純化步驟，以增加 $H_2$ 產量並徹底移除會使合成氨觸媒中毒的碳氧化物 ($CO$、$CO_2$)。 【論述】 若利用合成氣作為生產氨的原料，必須經過以下三大核心處理步驟：