内容正文:
课时梯级训练(12) 气体摩尔体积
1.标准状况下,下列物质所占体积最大的是 ( )
A.36 g H2O B.1.5 mol N2
C.48 g O3 D.3.01×1023个N2
B 解析:标准状况下,H2O是非气体,36 g H2O的体积最小。48 g O3的物质的量为1 mol,3.01×1023个N2的物质的量为0.5 mol,气体的物质的量越大,在标准状况下所占体积越大,故体积最大的是B。
2.(2025·辽宁朝阳重点中学期中)下列关于气体摩尔体积的说法正确的是 ( )
A.1 mol由H2、N2组成的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L
B.若气体摩尔体积为22.4 L/mol,则该气体一定处于标准状况
C.常温常压下,32 g O2所占的体积约为22.4 L
D.在标准状况下,11.2 L N2中含有0.5 mol氮原子
A 解析:在标准状况下 ,气体摩尔体积约为22.4 L/mol,1 mol混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L,A正确;若气体摩尔体积为22.4 L/mol,不能确定一定处于标准状况,B错误;常温常压下,气体摩尔体积大于22.4 L/mol,C错误;在标准状况下,11.2 L N2的物质的量为0.5 mol,0.5 mol N2含有1 mol氮原子,D错误。
3.2021年,我国科学家在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。下列说法错误的是 ( )
A.该研究成果有利于实现“碳中和”,减轻温室效应
B.22 g二氧化碳中约含3.01×1023个CO2
C.标准状况下,二氧化碳的摩尔体积约为22.4 L
D.16.2 g淀粉[(C6H10O5)n]中约含3.612×1023个碳原子
C 解析:CO2能导致温室效应,该研究成果有利于实现“碳中和”,减轻温室效应,A正确;22 g CO2的物质的量为0.5 mol,约含3.01×1023个CO2,B正确;标准状况下,CO2的摩尔体积约为22.4 L/mol,C错误;16.2 g淀粉[(C6H10O5)n]中C6H10O5的物质的量为0.1 mol,故含有0.6 mol 碳原子,约含3.612×1023个碳原子,D正确。
4.下列叙述正确的是 ( )
A.标准状况下,1 L HCl和1 L H2O的物质的量相同
B.28 g CO的体积为22.4 L
C.两种物质的物质的量相同,则它们在标准状况下的体积也相同
D.同温同体积时,气体的物质的量越大,则压强越大
D 解析:标准状况下,HCl是气体,H2O是非气体,1 L HCl和1 L H2O的物质的量不同,A错误;28 g CO的物质的量为1 mol,气体所处的状况未知,其体积不一定是22.4 L,B错误;两种物质的物质的量相同,若均为气体,在标准状况下的体积相同,否则可能不同,C错误;同温同体积时,气体的压强与其物质的量成正比,气体的物质的量越大,压强越大,D正确。
5.(2022·辽宁学业水平合格考)下列关于物质的量的叙述正确的是 ( )
A.28 g N2中约含有6.02×1023个N
B.标准状况下,22.4 L H2O的质量约为18 g
C.0.5 mol Na2SO4中含有Na+的物质的量为1 mol
D.常温常压下,11.2 L CO2含有3.01×1023个CO2
C 解析:28 g N2为1 mol,约含有1.204×1024个N,A错误;标准状况下水是非气体,22.4 L H2O的物质的量不是1 mol,故其质量不是18 g,B错误;Na2SO4由Na+和SO构成,0.5 mol Na2SO4中含有1 mol Na+,C正确;常温常压下,11.2 L CO2的物质的量不是0.5 mol,含有分子数不是3.01×1023个,D错误。
6.(2025·浙江省强基联盟期中)影视剧中的仙境美轮美奂,其烟雾制造原理是NH4NO3+Zn===ZnO+N2↑+2H2O↑。已知NA表示阿伏加德罗常数的值,下列有关该反应的说法正确的是 ( )
A.NH4NO3只表现氧化性
B.Zn发生还原反应
C.氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶1
D.若生成标准状况下的N2气体11.2 L,则反应转移的电子数为2.5NA
D 解析:NO中的N由+5价下降到0价,NH中的N由-3价上升到0价,NH4NO3既表现氧化性,又表现还原性,A错误;该反应中Zn由0价上升到+2价,Zn发生氧化反应,B错误;该反应中NO中的N由+5价下降到0价,NH中的N由-3价上升到0价,Zn由0价上升到+2价,ZnO是氧化产物,反应物N2一半为氧化产物,一半为还原产物,则氧化产物与还原产物的物质的量之比为3∶1,C错误;由化学方程式知,每生成1 mol N2,转移5 mol电子,若生成标准状况下的N2气体11.2 L,N2的物质的量为0.5 mol,则反应转移电子0.5 mol×5=2.5 mol,数目为2.5NA,D正确。
7.(2022·江苏学业水平合格考)用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是 ( )
A.在标准状况下,22.4 L H2中含有氢气分子的个数为2NA
B.24 g Mg变为Mg2+时失去的电子数为2NA
C.32 g O2中含有氧原子的个数为2NA
D.常温常压下,14 g CO中含有原子个数为NA
A 解析:标准状况下22.4 L H2为1 mol,则含有氢气分子的个数为NA,A错误;Mg→Mg2+,1个Mg失去2个电子,24 g Mg为1 mol,则失去的电子数为2NA,B正确;32 g O2为1 mol,则含有氧原子的个数为2NA,C正确;14 g CO为0.5 mol,含有原子个数为NA,D正确。
8.三个相同的恒温恒容密闭容器中分别盛有等质量的H2、CH4、O2,下列说法正确的是 ( )
A.三种气体的分子数目一定相等
B.三种气体物质的量之比为16∶2∶1
C.三种气体的密度之比为1∶2∶16
D.三种气体的压强一定相等
B 解析:根据公式n=,可知粒子数与物质的量成正比,三种气体的物质的量不相等,故分子数也不相等,A错误;根据n=,可知三种气体的物质的量之比为n(H2)∶n(CH4)∶n(O2)=16∶2∶1,B正确;根据ρ=,恒温恒容条件下,V相同,又质量相等,即三种气体的密度相等,C错误;根据pV=nRT,其中R为常数,T为温度,恒温恒容下,则压强与物质的量成正比,其中氢气的物质的量最大,压强最大,D错误。
9.碳元素形成的化合物品种多样,常见有CO、CO2、Na2CO3、NaHCO3、酒精、醋酸等,它们在生活与生产中应用广泛。干冰的成分为二氧化碳,不仅可用于人工降雨,还可以在舞台、餐饮上营造出烟雾缭绕的场景。有关质量为8.8 g干冰的叙述正确的是 ( )
A.体积为4.48 L
B.分子数约为6.02×1022
C.物质的量为0.2 mol
D.含有2.8 mol电子
C 解析:质量为8.8 g干冰(CO2)的物质的量为n===0.2 mol。未指明标准状况,气体摩尔体积不能确定,无法计算体积,A错误;0.2 mol CO2的分子数约为N=nNA=0.2 mol×6.02×1023 mol-1=1.204×1023,B错误;8.8 g干冰(CO2)的物质的量为n===0.2 mol,C正确;1个CO2含22个电子,则0.2 mol CO2含4.4 mol电子,D错误。
10.已知a g气体XY3含有b个原子,设阿伏加德罗常数的值为NA,气体摩尔体积为c L/mol,则该条件下11.2 L该气体的质量为 ( )
A. g B. g
C. g D. g
A 解析:a g该气体的物质的量为n= mol,该气体摩尔质量为M=== g/mol,11.2 L该气体的物质的量n′=== mol,对应质量为m′=n′M= mol× g/mol= g。
11.下列说法正确的是 ( )
A.1 mol O2和1 mol N2所占的体积约为22.4 L
B.标准状况下,H2的体积约为22.4 L
C.标准状况下,22.4 L由N2、N2O组成的混合气体中所含有的氮原子的物质的量约为2 mol
D.标准状况下,1 mol H2和1 mol H2O所占的体积都约为22.4 L
C 解析:二者的物质的量都是1 mol,但由于气体所处的外界条件未知,不能确定气体体积的大小,A错误;标准状况下,1 mol H2的体积约为22.4 L,未指明H2的物质的量,B错误;标准状况下水不是气体,不能使用气体摩尔体积进行有关计算,D错误。
12.用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是 ( )
A.测得NA个氢气分子的体积为22.4 L,则该气体一定处于标准状况
B.25 ℃,1.01×105Pa,32 g O2和O3的混合气体所含原子数为NA
C.标准状况下,11.2 L乙醇(C2H6O)含有氧原子数为0.5NA
D.常温常压下,44 g CO2含有的原子数为3NA
D 解析:NA个氢气分子为1 mol,其体积为22.4 L,则该温度和压强下气体摩尔体积为22.4 L/mol,但气体不一定处于标准状况下,A错误;32 g O2和O3的混合气体含氧原子的物质的量为=2 mol,则所含原子数为2NA,B错误;标准状况下,乙醇是液体,11.2 L乙醇不是0.5 mol,故含氧原子数不是0.5NA,C错误;1个CO2含有3个原子,常温常压下,44 g CO2为1 mol,则含有的原子数为3NA,D正确。
13.(2025·吉林“BEST”合作体期末)三种气体X、Y、Z的相对分子质量关系为Mr(X)<Mr(Y)=0.5Mr(Z),下列说法正确的是 ( )
A.同温同压下,三种气体密度最大的是X
B.原子数目相同的三种气体,质量最大的是Z
C.25 ℃、101 kPa条件下,三种气体体积均为2.24 L,则它们的物质的量均为0.1 mol
D.同温下,体积相同的两容器分别充2 g Y气体和1 g Z气体,则其压强比为4∶1
D 解析:同温同压下,密度与摩尔质量成正比,三种气体密度最大的是Z,A错误;没有明确分子构成,原子数目相同的三种气体,不能确定物质的量大小,则不能确定质量大小,B错误;25 ℃、101 kPa不是标准状况,C错误;2 g Y气体的物质的量为 mol, 1 g Z气体的物质的量 mol= mol,2 g Y气体和1 g Z气体的物质的量比为4∶1,同温同体积,其压强比为4∶1,D正确。
14.(2024·浙江温岭中学学科素养测试)小明将未经砂布打磨的铝条放入盛有稀盐酸的密闭容器中,用压强传感器测得容器内气体压强和反应时间的变化曲线如图所示,下列分析不正确的是 ( )
A.AB段的化学反应是Al2O3+6HCl===2AlCl3+3H2O
B.A点盐酸浓度最低,C点盐酸浓度最高
C.CD段压强变化的主要影响因素是气体温度
D.D、E两点处的气体压强相等
B 解析:盐酸刚开始反应时浓度最大,C点后反应停止浓度最小并且不再变化,B错误;铝和盐酸反应生成氢气并且反应放热,气压的增加除了生成大量氢气外还有体系温度升高的因素,后面反应停止了,气体不再生成,气压减小是因为温度降低,C正确。
15.南京大学科研团队首次发现氨还原过程中的多米诺效应,即一旦完成第①步,将自发完成后续步骤,反应过程示意图如图所示。NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
A.2.24 L N2含有NA个电子
B.常温常压下,1.7 g NH3所占的体积为2.24 L
C.若0.7 g Li参与第②步反应,转移电子数为0.1NA
D.反应③中每生成1 mol NH3,需要H+数目大于3NA
C 解析:题目未指明2.24 L N2是否处于标准状况,无法计算含有的电子个数,A错误;常温常压下,气体摩尔体积Vm≠22.4 L/mol,1.7 g NH3的物质的量为0.1 mol,所占体积不是2.24 L,B错误;0.7 g Li的物质的量是0.1 mol,参与第②步反应时化合价从0升高到+1,则转移电子数为0.1NA,C正确;第③步反应是氢离子和氮元素反应生成氨,每生成1 mol NH3,需要H+数目等于3NA,D错误。
16.(2025·湖湘教育三新探索协作体期中)一密闭容器无摩擦,可滑动的两格板a、b分隔成甲、乙两室,乙室中充入0.4 mol O2,甲室中充入CO2,静止时隔板位置如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.甲室中气体的质量为22.0 g
B.甲室的体积为13.44 L
C.原子数之比为甲∶乙=3∶2
D.密度之比为甲∶乙=11∶8
D 解析:由图可知,二氧化碳和氧气的体积比为3∶2,由阿伏加德罗定律可知,二氧化碳的物质的量为=0.6 mol。二氧化碳的物质的量为0.6 mol,则甲室中二氧化碳的质量为0.6 mol×44 g/mol=26.4 g,A错误;二氧化碳的物质的量为0.6 mol,没有明确是否为标准状况,无法计算甲室中0.6 mol二氧化碳气体的体积,B错误;二氧化碳的物质的量为0.6 mol,则甲室和乙室中原子数之比为(0.6 mol×3)∶(0.4 mol×2)=9∶4,C错误;同温同压下,气体的密度之比等于摩尔质量之比,则甲室和乙室的密度之比为44∶32=11∶8,D正确。
17.回答下列问题:
(1)在相同温度和压强下,5 mL气体A2和15 mL气体B2恰好化合生成10 mL C,则C的化学式为________。
(2)2019年1月21日13时42分,我国在酒泉卫星发射中心用长征十一号运载火箭成功发射了三颗卫星。长征系列运载火箭的燃料之一是肼(N2H4)。回答下列问题:
①肼的摩尔质量是________。
②16 g肼中含有氮原子的数目与______g NH3的氮原子数相等。
③肼在氧气中燃烧只生成N2和H2O。一定质量的肼燃烧后生成N2和H2O的物质的量之比是________。每生成标准状况下22.4 L的氮气,需要消耗肼的质量为________g。
(3)9.5 g某二价金属氯化物(ACl2)中含有0.2 mol Cl-,则A的相对原子质量是________。
(4)等质量的O2与O3,所含氧原子数之比为____________。
答案:(1)AB3 (2)①32 g/mol ②17 ③1∶2 32
(3)24 (4)1∶1
解析:(1)在相同温度和压强下,气体体积与物质的量成正比,5 mL气体A2和15 mL气体B2恰好化合生成10 mL C,所以反应的化学方程式为A2+3B2===2C,根据元素守恒可知C为AB3。
(2)①肼(N2H4)的摩尔质量为(14×2+1×4)g/mol=32 g/mol。②16 g肼物质的量为=0.5 mol,含有1 mol氮原子,1 mol NH3含有1 mol氮原子,1 mol NH3的质量为1 mol×17 g/mol=17 g,所以16 g肼中含有氮原子的数目与17 g NH3的氮原子数相等。③肼在氧气中燃烧只生成N2和H2O,反应的化学方程式为N2H4+O2===N2+2H2O,所以肼燃烧后生成N2和H2O的物质的量之比是1∶2;每生成标准状况下22.4 L的氮气,氮气物质的量为1 mol,需要消耗1 mol肼,质量为32 g。
(3)9.5 g某二价金属氯化物ACl2中含有0.2 mol Cl-,则ACl2的物质的量为0.1 mol,ACl2的摩尔质量为=95 g/mol,所以MA+2×35.5 g/mol=95 g/mol,解得MA=24 g/mol。
(4)O2和O3中都只含氧原子,等质量的O2与O3,所含氧原子数之比为1∶1。
18.物质的量是高中化学常用的物理量,请完成以下有关计算:
(1)在一定温度和压强下,0.4 mol某气体的体积为9.8 L,则该条件下的气体摩尔体积为________________。
(2)标准状况下,6.72 L CO与一定量的Fe2O3恰好完全反应,生成Fe的质量为________g。
(3)某气体氧化物的化学式为RO2,在标准状况下,1.28 g该氧化物的体积为448 mL,则R的相对原子质量为________。
(4)标准状况下,1.7 g NH3与________L H2S气体含有的氢原子数相同。
(5)标准状况下,NH3与CH4组成的混合气体的平均密度为0.75 g/L,该混合气体中NH3的体积分数为______。
答案:(1)24.5 L/mol (2)11.2 (3)32 (4)3.36 (5)80%
解析:(2)标准状况下,6.72 L CO的物质的量为=0.3 mol,0.3 mol CO完全反应生成二氧化碳失去的电子的物质的量为0.3 mol×(4-2)=0.6 mol,根据得失电子守恒,反应生成铁的物质的量为=0.2 mol,质量为56 g/mol×0.2 mol=11.2 g。
(3)标准状况下,1.28 g该气体氧化物的体积为448 mL,其物质的量为=0.02 mol,故该氧化物的摩尔质量为=64 g/mol,R的相对原子质量为64-32=32。
(4)1.7 g NH3物质的量为0.1 mol,含有氢原子的物质的量为0.3 mol;标准状况下,x L H2S气体的物质的量为 mol,含有的氢原子的量为 mol,与1.7 g NH3含有的氢原子数相同的H2S体积为=3.36 L。
(5)标准状况下,密度为0.75 g/L的NH3与CH4组成的混合气体中,该混合气体的平均摩尔质量为0.75 g/L×22.4 L/mol=16.8 g/mol,设NH3与CH4的物质的量分别为x、y,则=16.8,计算得出x∶y=4∶1,物质的量比等于其体积比,则NH3的体积分数为×100%=80%。
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