Question

生态农业涉及农家肥料的综合利用，某种肥料经发酵得到一种含甲烷、CO₂、氮气的混合气体2.016升（标准状况），该气体通过盛有红热CuO粉末的硬质玻璃管，发生反应：CH₄+4CuOCO₂+2H₂O+4Cu。当CH₄完全反应后，硬质玻璃管的质量减轻4.8克。将该反应后产生的气体通过过量澄清石灰水中，充分吸收，生成沉淀8.5克。
（1）原混合气体中CH₄的物质的量为________mol；
（2）原混合气体中N₂的体积分数为________。

Answer 1

（1）0.075；（2）5.56% （5/90）

试题分析：（1）根据题意，硬质玻璃管质量减轻4.8 g为CuO转化为Cu时，失去O的质量，由CH₄+4CuOCO₂+2H₂O+4Cu得关系式：CH₄——4O，又n(O)="4.8" g÷16 g?mol^-1="0.3" mol，则n(CH₄)="0.075" mol；（2）根据题意，发生的反应为CH₄+4CuOCO₂+2H₂O+4Cu ，CO₂+Ca(OH)₂(过量)=CaCO₃↓+H₂O，由方程式可得各物质的物质的量关系：n（CaCO₃）= n_反应后（CO₂）=n_反应前（CH₄+CO₂），n（CaCO₃）="8.5" g÷100 g?mol^-1="0.085" mol，原混合气体的物质的量为：2.016 L÷22.4 L?mol^-1=0.09mol，则n（N₂）="0.005" mol，所以原混合气体中N₂的体积分数为(0.005 mol÷0.09 mol)×100%=5.56%。