Question

【题目】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)。该气体通过盛有黑色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.lmol/L的澄清Ca(OH)2溶液，充分吸收，生成沉淀10g。求：

（1）原混合气体中甲烷的体积(标准状况)( 写出计算过程)

（2）反应后的气体中CO2的物质的量可能为_______________________。

（3）原混合气体中氮气的体积可能为______________________。

Answer 1

【答案】

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

【解析】

试题分析：（1）混合气体的物质的量为：=0.4mol。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，则：

CH4+4CuO=CO2+2H2O+4Cu 质量减轻△m

1mol 16×4g

x 4.8g，

解得：x==0.075mol，原混合气体中甲烷的物质的量为0.075mol，标况下的体积为：0.075mol×22.4L/mol=1.68L，故答案为：1.68L；

（2）若二氧化碳全部转化为CaCO3，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；若二氧化碳部分转化为CaCO3，生成10g沉淀是CaCO3，物质的量为0.1mol，根据钙离子守恒可知转化生成的Ca(HCO3)2的物质的量为：2L×0.1mol/L-0.1mol=0.1mol，故反应后的二氧化碳总的物质的量为0.1mol+0.1mol×2=0.3mol，故答案为：0.1mol；0.3mol；

（3）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，原混合物中CO2的体积为0.025mol×22.4L/mol=0.56L，故原混合气体中氮气的体积为：8.96L-1.68L-0.56L=6.72L；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0.3mol-0.075mol=0.225mol，原混合物中CO2的体积为0.225mol×22.4L/mol=5.04L，故原混合气体中氮气的体积为：8.96L-1.68L-5.04L=2.24L，答答案为：2.24L或6.72L。