Question

生态溶液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。2.016L(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+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，充分吸收，生成沉淀8.5g。

（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）0.075mol；（2）5.56%。

【解析】

（1）由题目所给方程式可判断气体中甲烷的物质的量为0.075mol；

（2）通入石灰水中的二氧化碳总物质的量为0.085mol，所以原混合气体中二氧化碳的物质的量为0.01mol。气体的总物质的量为0.09mol，则氮气的体积分数为5.56％。

（1）设甲烷的物质的量为x，当甲烷完全反应后，由于硬质玻璃管减少的质量为CuO中的氧的质量，硬质玻璃管的质量减轻4.8g，则

CH4+4CuOCO2+2H2O+4Cu △m

1mol 16×4

x 4.8g

1：x=16×4:4.8，解得x=0.075mol；

故答案为0.075mol；

（2）由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8.5g，沉淀为碳酸钙，由C原子守恒可知，n(CO2)=8.5/100=0.085mol，

CH4+4CuOCO2+2H2O+4Cu

0.075mol 0.075mol

则原混合气体中n(CO2)为0.085mol-0.075mol=0.01mol，混合气体的总物质的量为2.016/22.4=0.09mol，所以氮气的物质的量为0.09mol-0.01mol-0.075mol=0.005mol，原混合气体中氮气的体积分数为0.005/0.05×100%=5.56%；

答：原混合气体中氮气的体积分数为5.56%。