Question

【題目】生態(tài)溶液涉及農(nóng)家肥料的綜合利用，某種肥料經(jīng)發(fā)酵得到一種含有甲烷、二氧化碳、氮氣的混合氣體。2.016L(標準狀況)該氣體通過盛有紅色CuO粉末的硬質(zhì)玻璃管，發(fā)生的反應(yīng)為：CH4+4CuOCO2+2H2O+4Cu。當甲烷完全反應(yīng)后，硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量減輕4.8g。將反應(yīng)后產(chǎn)生的氣體通過過量的澄清石灰水，充分吸收，生成沉淀8.5g。

（1）原混合氣體中甲烷的物質(zhì)的量是____________。

（2）原混合氣體中氮氣的體積分數(shù)為多少？(寫出計算過程)

Answer 1

【答案】（1）0.075mol；（2）5.56%。

【解析】

（1）由題目所給方程式可判斷氣體中甲烷的物質(zhì)的量為0.075mol；

（2）通入石灰水中的二氧化碳總物質(zhì)的量為0.085mol，所以原混合氣體中二氧化碳的物質(zhì)的量為0.01mol。氣體的總物質(zhì)的量為0.09mol，則氮氣的體積分數(shù)為5.56％。

（1）設(shè)甲烷的物質(zhì)的量為x，當甲烷完全反應(yīng)后，由于硬質(zhì)玻璃管減少的質(zhì)量為CuO中的氧的質(zhì)量，硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量減輕4.8g，則

CH4+4CuOCO2+2H2O+4Cu △m

1mol 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(yīng)后產(chǎn)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)=8.5/100=0.085mol，

CH4+4CuOCO2+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(zhì)的量為2.016/22.4=0.09mol，所以氮氣的物質(zhì)的量為0.09mol-0.01mol-0.075mol=0.005mol，原混合氣體中氮氣的體積分數(shù)為0.005/0.05×100%=5.56%；

答：原混合氣體中氮氣的體積分數(shù)為5.56%。