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、二氧化碳、氮气的混合气体。2.016 L（标准状况）该气体通过盛有红热CuO粉末的硬质玻璃管，发生的反应为：CH₄+4CuOCO₂+2H₂O+4Cu。当甲烷完全反应后，硬质玻璃管的质量减轻4.8g。将反应后产生的气体通过过量的澄清石灰水中，充分吸收，生成沉淀8.5 g。

（1）原混合气体中甲烷的物质的量是_____________。

（2）原混合气体中氮气的体积分数为多少？（写出计算过程）

Answer 1

（1）0.075 mol  (2）5.56%

解析：（1）硬质玻璃管质量减轻4.8 g，这是CuO转化为Cu时，失去的O元素的质量，故有关系式：CH₄—4CuO—4Cu—4O

n(O)=4.8 g÷16 g·mol^-1=0.3 mol，则n(CH₄)=0.3 mol÷4=0.075 mol

（2）解：根据题意，n（CH₄+CO₂）=n_总（CO₂）=n（CaCO₃）

则n（N₂）=2.016 L÷22.4 L·mol^-1-8.5 g÷100 g·mol^-1=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%。