Question

【題目】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有甲烷、二氧化碳、氮氣的混合氣體8.96L(標準狀況)。該氣體通過盛有黑色CuO粉末的硬質玻璃管，發生的反應為：CH4+4CuO CO2↑+2H2O↑+4Cu。當甲烷完全反應后，硬質玻璃管的質量減輕了4.8g。將反應后氣體通入2L 0.lmol/L的澄清Ca(OH)2溶液，充分吸收，生成沉淀10g。求：

（1）原混合氣體中甲烷的體積(標準狀況)( 寫出計算過程)

（2）反應后的氣體中CO2的物質的量可能為_______________________。

（3）原混合氣體中氮氣的體積可能為______________________。

Answer 1

【答案】

（1）1.68L；（2）0.1mol；0.3mol（3）2.24L或6.72L。

【解析】

試題分析：（1）混合氣體的物質的量為：=0.4mol。設甲烷的物質的量為x，當甲烷完全反應后，硬質玻璃管的質量減輕4.8g，則：

CH4+4CuO=CO2+2H2O+4Cu 質量減輕△m

1mol 16×4g

x 4.8g，

解得：x==0.075mol，原混合氣體中甲烷的物質的量為0.075mol，標況下的體積為：0.075mol×22.4L/mol=1.68L，故答案為：1.68L；

（2）若二氧化碳全部轉化為CaCO3，生成10g沉淀是CaCO3，碳酸鈣的物質的量為：=0.1mol，故反應后的二氧化碳總的物質的量為0.1mol；若二氧化碳部分轉化為CaCO3，生成10g沉淀是CaCO3，物質的量為0.1mol，根據鈣離子守恒可知轉化生成的Ca(HCO3)2的物質的量為：2L×0.1mol/L-0.1mol=0.1mol，故反應后的二氧化碳總的物質的量為0.1mol+0.1mol×2=0.3mol，故答案為：0.1mol；0.3mol；

（3）甲烷反應生成的二氧化碳的物質的量為0.075mol，故原混合氣體中二氧化碳的物質的量為0.1mol-0.075mol=0.025mol，原混合物中CO2的體積為0.025mol×22.4L/mol=0.56L，故原混合氣體中氮氣的體積為：8.96L-1.68L-0.56L=6.72L；甲烷反應生成的二氧化碳的物質的量為0.075mol，故原混合氣體中二氧化碳的物質的量0.3mol-0.075mol=0.225mol，原混合物中CO2的體積為0.225mol×22.4L/mol=5.04L，故原混合氣體中氮氣的體積為：8.96L-1.68L-5.04L=2.24L，答答案為：2.24L或6.72L。