Question

生態(tài)農(nóng)業(yè)涉及農(nóng)家肥料的綜合利用，某種肥料經(jīng)發(fā)酵得到一種含甲烷、CO₂、氮氣的混合氣體．2.016升（標準狀況）該氣體通過盛有紅熱CuO粉末的硬質(zhì)玻璃管，發(fā)生反應(yīng)：CH₄+4CuO

△   .

CO₂+2H₂O+4Cu．當(dāng)CH₄完全反應(yīng)后，硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量減輕4.8克．將該反應(yīng)后產(chǎn)生的氣體通過過量澄清石灰水中，充分吸收，生成沉淀8.5克．
（1）原混合氣體中CH₄的物質(zhì)的量為

 

mol；
（2）原混合氣體中N₂的體積分數(shù)為

 

．

Answer 1

考點：有關(guān)混合物反應(yīng)的計算

專題：計算題

分析：（1）由發(fā)生的反應(yīng)為CH₄+4CuO

△   .

CO₂+2H₂O+4Cu，當(dāng)甲烷完全反應(yīng)后，硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量減輕4.8g，可知減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量，利用差量法計算甲烷的物質(zhì)的量；
（2）將反應(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，可知二氧化碳的物質(zhì)的量，利用氣體的總物質(zhì)的量、甲烷、二氧化碳的物質(zhì)的量來計算氮氣的物質(zhì)的量，最后計算氮氣的體積分數(shù)．

解答： 解：（1）設(shè)甲烷的物質(zhì)的量為x，當(dāng)甲烷完全反應(yīng)后，硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量減輕4.8g，
則：CH₄+4CuO

△   .

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

1

x

=

16×4g

4.8g

，
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）=n（CaCO₃）=

8.5g

100g/mol

=0.085mol，
CH₄ +4CuO

△   .

CO₂ +2H₂O+4Cu  
0.075mol    0.075mol
則原混合氣體中二氧化碳的物質(zhì)的量為：n（CO₂）=0.085mol-0.075mol=0.01mol，
混合氣體的總物質(zhì)的量為

2.016L

22.4L/mol

=0.09mol，
所以氮氣的物質(zhì)的量為：0.09mol-0.01mol-0.075mol=0.005mol，
相同條件下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，則原混合氣體中氮氣的體積分數(shù)為：

0.005mol

0.09mol

×100%=5.56%，
答：原混合氣體中氮氣的體積分數(shù)為5.56%．

點評：本題考查學(xué)生了利用化學(xué)反應(yīng)方程式的計算，明確參加的化學(xué)反應(yīng)及原子守恒是解答本題的關(guān)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．