Question

生態農業涉及農家肥料的綜合利用，某種肥料經發酵得到一種含甲烷、CO₂、氮氣的混合氣體2.016升（標準狀況），該氣體通過盛有紅熱CuO粉末的硬質玻璃管，發生反應：CH₄+4CuOCO₂+2H₂O+4Cu。當CH₄完全反應后，硬質玻璃管的質量減輕4.8克。將該反應后產生的氣體通過過量澄清石灰水中，充分吸收，生成沉淀8.5克。
（1）原混合氣體中CH₄的物質的量為________mol；
（2）原混合氣體中N₂的體積分數為________。

Answer 1

（1）0.075；（2）5.56% （5/90）

試題分析：（1）根據題意，硬質玻璃管質量減輕4.8 g為CuO轉化為Cu時，失去O的質量，由CH₄+4CuOCO₂+2H₂O+4Cu得關系式：CH₄——4O，又n(O)="4.8" g÷16 g?mol^-1="0.3" mol，則n(CH₄)="0.075" mol；（2）根據題意，發生的反應為CH₄+4CuOCO₂+2H₂O+4Cu ，CO₂+Ca(OH)₂(過量)=CaCO₃↓+H₂O，由方程式可得各物質的物質的量關系：n（CaCO₃）= n_反應后（CO₂）=n_反應前（CH₄+CO₂），n（CaCO₃）="8.5" g÷100 g?mol^-1="0.085" mol，原混合氣體的物質的量為：2.016 L÷22.4 L?mol^-1=0.09mol，則n（N₂）="0.005" mol，所以原混合氣體中N₂的體積分數為(0.005 mol÷0.09 mol)×100%=5.56%。