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有甲烷、二氧化碳、氮气的混合气体8.96L(标准状况)。该气体通过盛有红色CuO粉末的硬质玻璃管，发生的反应为：CH₄＋4CuO=CO₂↑＋2H₂O↑＋4Cu。当甲烷完全反应后，硬质玻璃管的质量减轻了4.8g。将反应后气体通入2L 0.1mol/L的澄清Ca(OH)₂溶液，充分吸收，生成沉淀10g。则原混合气体中甲烷物质的量是   mol。求原混合气体中二氧化碳可能的体积           L。

Answer

0.075mol；0.56L或5.04L

【解析】

试题分析：设甲烷的物质的量为x，当甲烷完全反应后，硬质玻璃管的质量减轻4.8g，减少的质量为氧元素的质量，则：

CH4+4CuO=CO2+2H2O+4Cu 质量减轻△m

1mol 16×4g

x 4.8g，

解得：x= =0.075mol，

混合气体的物质的量为：=0.1mol，将反应后气体通入过量澄清Ca(OH)2溶液，充分吸收，生成10g沉淀是CaCO3，碳酸钙的物质的量为：=0.1mol，故反应后的二氧化碳总的物质的量为0.1mol，甲烷反应生成的二氧化碳的物质的量为0.075mol，故原混合气体中二氧化碳的物质的量为：0.1mol-0.075mol=0.025mol，标准状况下的体积为0.025mol×22.4L/mol=0.56L；

若生成的碳酸钙部分溶解后剩余10g，氢氧化钙的物质的量=2L×0.1mol/L=0.2mol，需要二氧化碳的物质的量=0.2mol+(0.2mol-0.1mol)=0.3mol，则原混合气体中二氧化碳的物质的量为：0.3mol-0.075mol=0.225mol，标准状况下的体积为0.225mol×22.4L/mol=5.04L；故答案为：0.075mol；0.56L或5.04L。

【考点定位】考查混合物的有关计算

【名师点晴】本题考查了混合物的有关计算，明确发生反应的实质为解答关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用方法，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力。本题的难点是二氧化碳的物质的量的计算，要考虑二氧化碳与氢氧化钙的反应量之间的关系。