Question

（2008?上海）生態農業涉及農家廢料的綜合利用，某種肥料經發酵得到一種含甲烷、二氧化碳、氮氣的混合氣體．2.016L（標準狀況）該氣體通過盛有紅熱CuO粉末的硬質玻璃管，發生的反應為：CH₄+4CuO

△

CO₂+2H₂O+4Cu．當甲烷完全反應后，硬質玻璃管的質量減輕4.8g．將反應后產生的氣體通過過量的澄清石灰水中，充分吸收，生成沉淀8.5g．
（1）原混合氣體中甲烷的物質的量是

0.075mol

．
（2）原混合氣體中氮氣的體積分數為多少？（寫出計算過程）

Answer 1

分析：（1）由發生的反應為CH₄+4CuO

△

CO₂+2H₂O+4Cu，當甲烷完全反應后，硬質玻璃管的質量減輕4.8g，可知減少的質量為氧元素的質量，利用差量法計算甲烷的物質的量；
（2）將反應后產生的氣體通過過量的澄清石灰水中，充分吸收，生成沉淀8.5g，可知二氧化碳的物質的量，利用氣體的總物質的量、甲烷、二氧化碳的物質的量來計算氮氣的物質的量，最后計算氮氣的體積分數．

解答：解：（1）設甲烷的物質的量為x，當甲烷完全反應后，硬質玻璃管的質量減輕4.8g，則
CH₄+4CuO

△

CO₂+2H₂O+4Cu△m
 1                         16×4
 x                          4.8g

1

x

=

16×4

4.8

，解得x=0.075mol，
故答案為：0.075mol；            
（2）由反應后產生的氣體通過過量的澄清石灰水中，充分吸收，生成沉淀8.5g，沉淀為碳酸鈣，
由C原子守恒可知，n（CO₂）=

8.5g

100g/mol

=0.085mol，
CH₄+4CuO

△

CO₂+2H₂O+4Cu  
0.075mol    0.075mol
則原混合氣體中n（CO₂）為0.085mol-0.075mol=0.01mol，
混合氣體的總物質的量為

2.016L

22.4L/mol

=0.09mol，
所以氮氣的物質的量為0.09mol-0.01mol-0.075mol=0.005mol，
原混合氣體中氮氣的體積分數為

0.005mol

0.09mol

×100%=5.56%，
答：原混合氣體中氮氣的體積分數為5.56%．

點評：本題考查學生了利用化學反應方程式的計算，明確參加的化學反應及原子守恒是解答本題的關鍵，難度不大，注意生成碳酸鈣沉淀的二氧化碳有兩個來源即可解答．