Question

10．生態(tài)農(nóng)業(yè)涉及農(nóng)家廢料的綜合利用，某種肥料經(jīng)發(fā)酵得到一種含甲烷、二氧化碳、氮氣的混合氣體．2.24L（標準狀況）該氣體通過盛有紅熱CuO粉末的硬質(zhì)玻璃管，發(fā)生的反應為：CH₄+4CuO═CO₂+2H₂O+4Cu．當甲烷完全反應后，硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量減輕4.8g．將反應后產(chǎn)生的氣體通入過量的澄清石灰水中，充分吸收，生成沉淀9g．
（1）原混合氣體中甲烷的物質(zhì)的量是多少？
（2）原混合氣體中氮氣的質(zhì)量是多少？

Answer 1

分析 （1）發(fā)生的反應為：CH₄+4CuO=CO₂↑+2H₂O↑+4Cu，當甲烷完全反應后，硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量減輕4.8g，可知減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量，利用差量法計算甲烷的物質(zhì)的量；
（2）根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算混合氣體的物質(zhì)的量，將反應后氣體通入足量澄清Ca（OH）₂溶液，充分吸收，生成的9g沉淀為CaCO₃，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算碳酸鈣的物質(zhì)的量，可知反應后的二氧化碳總的物質(zhì)的量，根據(jù)甲烷的物質(zhì)的量計算反應生成的二氧化碳的物質(zhì)的量，進而計算原混合氣體中二氧化碳的物質(zhì)的量；然后根據(jù)氣體總物質(zhì)的量、甲烷的物質(zhì)的量、二氧化碳的物質(zhì)的量計算出氮氣的物質(zhì)的量，最后根據(jù)m=nM計算出氮氣的質(zhì)量．

解答 解：（1）設甲烷的物質(zhì)的量為x，當甲烷完全反應后，硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量減輕4.8g，減少的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量，則：
CH₄+4CuO=CO₂+2H₂O+4Cu   質(zhì)量減輕△m
 1mol                                             16×4g
 x                                                   4.8g，
解得：x=$\frac{4.8g×1mol}{64g}$=0.075mol，
答：原混合氣體中甲烷的物質(zhì)的量為0.075mol；
（2）混合氣體的物質(zhì)的量為：$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
將反應后氣體通入過量澄清Ca（OH）₂溶液，充分吸收，生成9g沉淀是CaCO₃，碳酸鈣的物質(zhì)的量為：$\frac{9g}{100g/mol}$=0.09mol，故反應后的二氧化碳總的物質(zhì)的量為0.09mol，甲烷反應生成的二氧化碳的物質(zhì)的量為0.075mol，故原混合氣體中二氧化碳的物質(zhì)的量為：0.09mol-0.075mol=0.015mol，
原混合氣體中氮氣的物質(zhì)的量為：0.1mol-0.075mol-0.015mol=0.01mol，質(zhì)量為：28g/mol×0.01mol=0.28g，
答：原混合氣體中氮氣的質(zhì)量是0.28g．

點評 本題考查了混合物的有關計算，題目難度中等，明確發(fā)生反應的實質(zhì)為解答關鍵，注意掌握守恒思想在化學計算中的應用方法，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學計算能力．