Question

（7分）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有甲烷、二氧化碳、氮气的混合气体。2.016 L(标准状况)该气体通过盛有黑色CuO粉末的硬质玻璃管，发生氧化还原反应。当甲烷完全反应后，硬质玻璃管的质量减轻4.8 g，且玻璃管中有红色固体物质生成。将反应后产生的气体通过过量的澄清石灰水，充分吸收，生成沉淀8.5 g。
(1)写出甲烷与氧化铜反应的化学方程式：____________________________________。
(2)原混合气体中甲烷的物质的量是________。
(3)原混合气体中氮气的体积分数为多少？（保留两位有效数字）

Answer 1

(1) CH₄＋4CuOCO₂＋2H₂O＋4Cu        (2)0.075 mol     (3) 5.6%

（1）红色固体物质应该是铜，说明氧化铜被还原生成了单质铜，所以方程式为CH₄＋4CuOCO₂＋2H₂O＋4Cu。
（2）根据反应式可知每消耗1mol甲烷，固体质量就减少4×16g＝64g。反应中实际减少了4.8g，所以参加反应的甲烷是，则同时生成的二氧化碳也是0.075mol。反应后产生的气体通过过量的澄清石灰水，充分吸收，生成沉淀8.5 g，即碳酸钙是，吸收的二氧化碳是0.085mol。所以原混合气体中二氧化碳是0.085mol－0.075mol＝0.01mol，因此氮气的物质的量是
。所以原混合气体中氮气的体积分数为为
。