（2012•闸北区二模）合成氨的原料气之一氢气可由天然气（甲烷）与水蒸汽在一定条件下反应制得：
（2012•闸北区二模）合成氨的原料气之一氢气可由天然气（甲烷）与水蒸汽在一定条件下反应制得：
CH4+H2O （g）→CO+3H2①；CO+H2O （g）→CO2+H2②
CO和CO2都可以合成甲醇：
CO+2H2→CH3OH③；CO2+3H2→CH3OH+H2O④
（1）1m3CH4与足量水蒸气反应，理论上最多可制得同温同压下的H2______m3；现有100mol CH4，与水蒸汽充分反应产生的CO和CO2的体积比为3：1，则此时产生的气体（不含CH4）中H2有______mol；若以150L CH4和H2O的混合气体为原料，制备CO、CO2和H2混合气体，当CH4和H2O均完全反应后，在相同条件下反应后气体的体积为______ （写范围）．
（2）若反应①的气体产物共为V1L，则合成甲醇时H2过量0.25V1L；反应②的气体产物共为V2L，则合成甲醇时H2不足（H2少V2L）．为了充分利用原料，可将两个反应的产物混合使用，则V1与V2最佳比例为______．
（3）若以CH4、CO、H2O混合气体为原料气在一定条件下充分反应，所得气体用以合成甲醇，为使原子利用率都达到100%，则CH4、CO、H2O的最佳配比为______．
（4）为了充分利用原料，合成氨厂也可同时生产甲酸和甲醇．有关反应式为：
2CH4+O2→2CH3OH⑤；CO2+H2→HCOOH⑥；
由空气制得的液态氮和液态氧的物质的量之比为4：1，若充分利用液态氮以及CH4与足量水蒸气反应产生的物质，每生产80mol NH3（设水气足量），得到20mol HCOOH，试计算同时可得到CH3OH的物质的量．
CH4+H2O （g）→CO+3H2①；CO+H2O （g）→CO2+H2②
CO和CO2都可以合成甲醇：
CO+2H2→CH3OH③；CO2+3H2→CH3OH+H2O④
（1）1m3CH4与足量水蒸气反应，理论上最多可制得同温同压下的H2______m3；现有100mol CH4，与水蒸汽充分反应产生的CO和CO2的体积比为3：1，则此时产生的气体（不含CH4）中H2有______mol；若以150L CH4和H2O的混合气体为原料，制备CO、CO2和H2混合气体，当CH4和H2O均完全反应后，在相同条件下反应后气体的体积为______ （写范围）．
（2）若反应①的气体产物共为V1L，则合成甲醇时H2过量0.25V1L；反应②的气体产物共为V2L，则合成甲醇时H2不足（H2少V2L）．为了充分利用原料，可将两个反应的产物混合使用，则V1与V2最佳比例为______．
（3）若以CH4、CO、H2O混合气体为原料气在一定条件下充分反应，所得气体用以合成甲醇，为使原子利用率都达到100%，则CH4、CO、H2O的最佳配比为______．
（4）为了充分利用原料，合成氨厂也可同时生产甲酸和甲醇．有关反应式为：
2CH4+O2→2CH3OH⑤；CO2+H2→HCOOH⑥；
由空气制得的液态氮和液态氧的物质的量之比为4：1，若充分利用液态氮以及CH4与足量水蒸气反应产生的物质，每生产80mol NH3（设水气足量），得到20mol HCOOH，试计算同时可得到CH3OH的物质的量．
赞 风轻语22 幼苗
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解题思路：（1）反应①+反应②可得CH4+2H2O（g）→CO2+4H2，据此方程式利用体积之比等于化学计量数之比计算；
根据甲烷的物质的量计算CO和CO2的各自物质的量，再根据方程式：CH4+H2O（g）→CO+3H2，CH4+2H2O（g）→CO2+4H2，计算生成的氢气的物质的量；
假定只发生反应CH4+H2O （g）→CO+3H2，生成的混合气体的体积最大，假定只发生CH4+2H2O（g）→CO2+4H2，生成的混合气体的体积最小，据此计算；
（2）根据反应②计算V2L气体中CO2、H2的体积，反应③合成甲醇剩余的氢气，与反应②生成的混合气体恰好发生反应④，据此计算；
（3）使原子利用率都达到100%，根据原子守恒，由甲醇的分子式可知，则混合气体中n（C）：n（H）：n（O）=1：4：1，据此计算；
（4）生成80molNH3，则氮气为40mol，氧气为10mol．设CH4为x mol，H2O为y mol，CH3OH为z mol；根据碳元素守恒得：x=20+z；根据氢元素守恒得：4x+2y=240+40+4z； 根据氧元素守恒得：20+y=40+z，据此解答．
根据甲烷的物质的量计算CO和CO2的各自物质的量，再根据方程式：CH4+H2O（g）→CO+3H2，CH4+2H2O（g）→CO2+4H2，计算生成的氢气的物质的量；
假定只发生反应CH4+H2O （g）→CO+3H2，生成的混合气体的体积最大，假定只发生CH4+2H2O（g）→CO2+4H2，生成的混合气体的体积最小，据此计算；
（2）根据反应②计算V2L气体中CO2、H2的体积，反应③合成甲醇剩余的氢气，与反应②生成的混合气体恰好发生反应④，据此计算；
（3）使原子利用率都达到100%，根据原子守恒，由甲醇的分子式可知，则混合气体中n（C）：n（H）：n（O）=1：4：1，据此计算；
（4）生成80molNH3，则氮气为40mol，氧气为10mol．设CH4为x mol，H2O为y mol，CH3OH为z mol；根据碳元素守恒得：x=20+z；根据氢元素守恒得：4x+2y=240+40+4z； 根据氧元素守恒得：20+y=40+z，据此解答．
（1）反应①+反应②可得CH4+2H2O（g）→CO2+4H2，由方程式可知，1m3CH4与足量水蒸气反应，理论上最多可制得同温同压下的H2体积1m3×4=4m3，
100molCH4与水蒸汽充分反应产生的CO和CO2的体积比为3：1，则CO的物质的量为100mol×[3/4]=75mol，CO2的物质的量为100mol-75mol=25mol，由CH4+H2O（g）→CO+3H2可知，生成氢气物质的量为75mol×3=225mol，由CH4+2H2O（g）→CO2+4H2可知，生成的氢气的物质的量为25mol×4=100mol，故生成氢气总物质的量为225mol+100mol=325mol，
假定只发生反应CH4+H2O （g）→CO+3H2，生成的混合气体的体积最大，最大体积为150L×[4/2]=300L，假定只发生CH4+2H2O（g）→CO2+4H2，生成的混合气体的体积最小，最小体积为150L×[5/2]=250L，故反应后气体的体积为：250L＜v＜300L，
故答案为：4；325；250L＜v＜300L；
（2）反应②的气体产物共为V2L，则反应②生成的气体中CO2体积为0.5V2L，H2的体积为0.5V2L，反应③合成甲醇剩余的氢气，与反应②生成的混合气体恰好发生反应④，故0.5V2L：（0.5V2L+0.25V1L）=1：3，整理得V1：V2=4：1，故答案为：4：1；
（3）使原子利用率都达到100%，根据原子守恒，由甲醇的分子式可知，则混合气体中n（C）：n（H）：n（O）=1：4：1，令CH4、CO、H2O的物质的量分别为xmol、ymol、zmol，则（x+y）：（4x+2z）：（y+z）=1：4：1，整理得x：y：z=1：2：1，故答案为：1：2：1；
（4）生成80molNH3，则氮气为40mol，氧气为10mol．设CH4为x mol，H2O为y mol，CH3OH为z mol；根据碳元素守恒得：x=20+z；根据氢元素守恒得：4x+2y=240+40+4z；根据氧元素守恒得：20+y=40+z，联立方程解得x=100，y=100，z=80，
答：可得到CH3OH的物质的量为80mol．
点评：
本题考点： 化学方程式的有关计算．
考点点评： 本题考查方程式的有关计算，题目阅读量较大、计算量较大，对学生的心理素质有较高的要求，注意利用原子守恒进行的计算，难度较大．
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