内容正文:
第二章 物质的量
第5讲 物质的量 气体摩尔体积
优化探究
大单元一 化学基本概念与化学实验基础
[导航·复习目标] 1.了解物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积的含义并能进行简单计算。2.理解阿伏加德罗定律并能进行有关温度、压强与气体体积、物质的量等关系的判断。
考点一 物质的量 摩尔质量
考点二 气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
练真题 明考向
课时作业5 物质的量 气体摩尔体积
3
考点一 物质的量 摩尔质量
1.物质的量
粒子
摩尔(mol)
梳理 必备知识
2.摩尔质量
g·mol-1
相对原子质量
相对分子质量
(1)氧化钙的摩尔质量为56 g。( )
(2)0.8 g氦气所含的原子数目约为1.204×1023。( )
(3)2 mol水的摩尔质量是1 mol水的摩尔质量的2倍。( )
(4)17 g—OH与17 g OH-所含电子数均为10NA。( )
(5)相同质量的CO与N2所含分子数、原子数均相同。( )
×
√
×
×
√
1.我国政府承诺2030年前实现“碳达峰”,使二氧化碳的排放不再增长,达到峰值之后逐步降低。CO2的减排已经引起国际社会的广泛关注,我国科学家实现了CO2高选择性、高稳定性加氢合成甲醇(CH3OH)。设NA为阿伏加德罗常数的值。
(1)CH3OH的摩尔质量为 g·mol-1。
32
提升 关键能力
解析:CH3OH的相对分子质量为12+3+16+1=32,其摩尔质量为32 g·mol-1。
(2)0.2 mol H2O中所含原子数为 ,所含质子数为 。
0.6NA
2NA
解析: 1个H2O中含有3个原子,则0.2 mol H2O中所含原子的物质的量为3×0.2 mol=0.6 mol,其数目为0.6NA;1个H2O中含有10个质子,则0.2 mol H2O中所含质子的物质的量为10×0.2 mol=2 mol,其数目为2NA。
9
(3) g水中所含氢原子数与1 mol CH3OH所含氢原子数相同。
36
解析: 1 mol CH3OH所含氢原子的物质的量为4×1 mol=4 mol,含4 mol氢原子的水的物质的量为2 mol,其质量为2 mol×18 g·mol-1=36 g。
(4)含0.1NA个O原子的CO2中所含电子数为 。
1.1NA
解析:1个CO2分子含有22个电子,含0.1NA个O原子的CO2的物质的量为0.05 mol,则含有1.1 mol电子,故所含电子数为1.1NA。
(5)16 g CH3OH完全燃烧生成CO2和H2O,消耗O2的质量为 。
24 g
解析: 根据2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O,16 g CH3OH为
0.5 mol,完全燃烧消耗氧气0.75 mol,0.75 mol氧气的质量为
0.75 mol×32 g·mol-1=24 g。
12
2.“可燃冰”是由水和甲烷在一定条件下形成的类冰结晶化合物。1.6 g“可燃冰”(CH4·xH2O)的物质的量与6.02×1021个水分子的物质的量相等,则该“可燃冰”的摩尔质量为 ,x的值为 。
160 g·mol-1
8
考点二 气体摩尔体积 阿伏加德罗定律
1.影响物质体积大小的因素
大小
数目
距离
梳理 必备知识
2.气体摩尔体积
物质的量
L·mol-1
0 ℃或273 K
101 kPa
22.4 L·mol-1
3.阿伏加德罗定律及其推论
(1)阿伏加德罗定律
可简单总结为“四同”:同温、同压、同体积、同分子数,并且“三同定
一同”。
分子数
(2)阿伏加德罗定律的推论
同温、
同压下 气体的体积之比等于分子数之比:
V1∶V2=
气体的摩尔质量之比等于密度之比:
M1∶M2=
同温、
同体积下 气体的压强之比等于物质的量之比:
p1∶p2=
N1∶N2
ρ1∶ρ2
n1∶n2
4.求解气体(平均)摩尔质量的五方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n):M=。
(2)根据一定质量(m)的物质中所含粒子数目(N)和阿伏加德罗常数(NA)∶M=。
(3)根据标准状况下气体的密度ρ(以g·L-1为单位):M=ρVm。
(4)根据同温、同压下气体的相对密度(D=):=D。
(5)对于混合气体,求其平均摩尔质量,上述计算式仍然成立;还可以用下式计算:M=M1×a%+M2×b%+M3×c%……a%、b%、c%指混合气体中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
(1)28 g CO与N2的混合气体的体积约为22.4 L。( )
(2)标准状况下,11.2 L SO3中含有的原子数为2NA。( )
(3)若1 mol某气体的体积为22.4 L,则它所处的状况一定是标准状况。
( )
(4)同温、同体积的条件下,等质量的SO2和O2的压强之比为2∶1。( )
(5)标准状况下,11.2 L O2和H2的混合气体所含分子数约为3.01×1023。
( )
(6)标准状况下,11.2 L甲烷(CH4)和乙烯(C2H4)混合物中含氢原子数目为2NA。( )
×
×
×
×
√
√
一、n===关系的应用
1.(1)标准状况下,4.8 g甲烷(CH4)所占的体积为 L,它与标准状况下 L硫化氢(H2S)含有相同数目的氢原子。
(2)标准状况下,16 g O2与14 g N2的混合气体所占的体积是 。
(3)9.03×1023个NH3含有 mol氢原子, mol质子,在标准状况下的体积约为 L。
(4)标准状况下,若6.72 L O3含有m个氧原子,则阿伏加德罗常数的值可表
示为 (用含m的式子表示)。
6.72
13.44
22.4 L
4.5
15
33.6
提升 关键能力
二、阿伏加德罗定律及其应用
2.三种气体X、Y、Z的相对分子质量关系为M(X)<M(Y)=0.5M(Z)。按要求回答下列问题。
(1)当三种气体的分子数相同时,质量最大的是 。
Z
解析:当物质的量相同时,相对分子质量越大,质量越大。
(2)同温同压下,同质量的三种气体,气体密度最小的是 。
X
解析: 同温同压下,相对分子质量越小,密度越小。
(3)同温下,体积相同的两容器分别充入2 g Y气体和1 g Z气体,则压强p(Y)∶p(Z)= 。
4∶1
解析: ==×=。
三、(平均)摩尔质量的计算
3.(1)已知标准状况下,气体A的密度为2.857 g·L-1,则气体A的相对分子质量为
,可能是 气体。
64
SO2
解析:M=ρ×22.4 L·mol-1≈64 g·mol-1;根据相对分子质量推测可能是二氧化硫气体。
25
(2)标准状况下,1.92 g某气体的体积为672 mL,则此气体的相对分子质量为
。
64
解析: M====64 g·mol-1。
(3)CO和CO2的混合气体18 g,完全燃烧后测得CO2体积为11.2 L(标准状况),则:
①混合气体在标准状况下的密度是 g·L-1。
②混合气体的平均摩尔质量是 g·mol-1。
1.61
36
解析: CO燃烧发生反应:2CO+O2 2CO2,CO的体积与生成CO2的体积相等,燃烧后CO2的总体积为11.2 L,故18 g CO和CO2的混合气体的总体积为11.2 L,在标准状况下,18 g CO和CO2的混合气体的物质的量为0.5 mol,设CO的物质的量为x mol,CO2的物质的量为y mol,则解得x=0.25,y=0.25。
①原混合气体的密度==≈1.61 g·L-1。
②=ρ·Vm=ρ·22.4 L·mol-1=1.61 g·L-1×22.4 L·mol-1≈36 g·mol-1。
练真题 明考向
1.(2023·上海卷)常温常压下,下列物质的物理量中前者是后者两倍的是( )
A.28 g 28Si和28 g 14N中所含的中子数
B.2.24 L SO2和2.24 L N2原子数
C.1 mol SO2和2 mol O2的密度
D.0.1 mol·L-1 H2SO4和0.1 mol·L-1 CH3COOH的c
C
解析: 28 g 28 Si是1 mol 28Si,质子数为14NA,中子数为14NA,28 g 14N是2 mol 14N,质子数为2×7NA=14NA,中子数为2×7NA=14NA,A不符合;常温常压下2.24 L SO2和2.24 L N2分子数之比为1∶1,原子数之比为3∶2,B不符合;
1 mol SO2和2 mol O2的密度之比等于分子的摩尔质量之比,与物质的量无关,密度之比等于64∶32=2∶1,C符合;硫酸为强电解质,能完全电离,醋酸为弱电解质,不能完全电离,故0.1 mol·L-1 H2SO4和0.1 mol·L-1 CH3COOH的c(H+)之比大于2∶1,D不符合。
2.(2024·贵州卷)二氧化氯可用于自来水消毒。实验室用草酸和KClO3制取ClO2的反应为H2C2O4+2KClO3+H2SO4====
2ClO2↑+2CO2↑+K2SO4+2H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.0.1 mol O中含有的中子数为1.2NA
B.每生成67.5 g ClO2,转移电子数为2.0NA
C.0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液中含有的H+数目为0.2NA
D.标准状况下,22.4 L CO2中含σ键数目为2.0NA
D
解析:O中H原子无中子,18O原子的中子数为10,则0.1 mol O中含有的中子数为NA,故A错误;由反应方程式H2C2O4+2KClO3+H2SO4====2ClO2↑+2CO2↑+K2SO4+2H2O可知,每生成2 mol ClO2转移电子数为2 mol,则每生成67.5 g ClO2,即1 mol ClO2转移电子数为NA,故B错误;未给出草酸溶液的体积,无法计算氢离子的物质的量,故C错误;1个二氧化碳分子中含有2个σ键和2个π键,则标准状况下22.4 L CO2,即1 mol CO2中含σ键数目为2.0NA,故D正确。
3.(2024·辽宁卷)硫及其化合物部分转化关系如图。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,11.2 L SO2中原子总数为0.5NA
B.100 mL 0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液中,S数目为0.01NA
C.反应①每消耗3.4 g H2S,生成物中硫原子数目为0.1NA
D.反应②每生成1 mol还原产物,转移电子数目为2NA
D
解析:标准状况下SO2为气体,11.2 L SO2为0.5 mol,其含有1.5 mol原子,原子数为1.5NA,A错误;S为弱酸阴离子,其在水中易发生水解,因此,100 mL 0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液中S数目小于0.01NA,B错误;反应①的化学方程式为SO2+2H2S====3S+2H2O,反应中每生成3 mol S消耗2 mol H2S,3.4 g H2S为0.1 mol,故可以生成0.15 mol S,生成物中硫原子数目为0.15NA,C错误;反应②的离子方程式为3S+6OH- S+2S2-+3H2O,反应的还原产物为S2-,每生成2 mol S2-共转移4 mol电子,因此,每生成1 mol S2-转移2 mol电子,数目为2NA,D正确。
4.(2024·河北卷)超氧化钾可用作潜水或宇航装置的CO2吸收剂和供氧剂,反应为4KO2+2CO2===2K2CO3+3O2,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.44 g CO2中σ键的数目为2NA
B.1 mol KO2晶体中离子的数目为3NA
C.1 L 1 mol·L-1 K2CO3溶液中C的数目为NA
D.该反应中每转移1 mol电子生成O2的数目为1.5NA
A
解析: 44 g (即1 mol)CO2中σ键的数目为2NA,A正确;KO2由K+和构成,
1 mol KO2晶体中离子的数目为2NA,B错误;C在水溶液中会发生水解:+H2O ⥫⥬ HC+OH-,故1 L 1 mol·L-1 K2CO3溶液中C的数目小于NA,C错误;该反应中部分氧元素化合价由-0.5价升至0价,部分氧元素化合价由-0.5价降至-2价,则每4 mol KO2参加反应转移3 mol电子,每转移
1 mol电子生成O2的数目为NA,D错误。
37
5.(2022·浙江1月选考)某同学设计实验确定Al(NO3)3·xH2O的结晶水数目。称取样品7.50 g,经热分解测得气体产物中有NO2、O2、HNO3、H2O,其中H2O的质量为3.06 g;残留的固体产物是Al2O3,质量为1.02 g。计算:
(1)x= (写出计算过程)。
答案:Al(NO3)3·xH2O的摩尔质量为(213+18x) g/mol,根据固体产物氧化铝的质量为1.02 g可知,样品中n(Al)=×2=0.02 mol,则=0.02 mol,解得x=9
9
38
(2)气体产物中n(O2)= mol。
解析:气体产物中n(H2O)=3.06 g÷18 g/mol=0.17 mol,根据氢原子守恒,n(HNO3)=0.02 mol×9×2-0.17 mol×2=0.02 mol,根据氮原子守恒,n(NO2)=样品中N的物质的量-HNO3中N的物质的量=0.02 mol×
3-0.02 mol=0.04 mol,根据氧原子守恒,n(O2)=(0.02 mol×18-0.17 mol-
0.02 mol×3-0.04 mol×2-0.03 mol)÷2=0.01 mol。
0.01
39
课时作业5 物质的量 气体摩尔体积
40
一、选择题
1.下列物理量与温度、压强有关且对应单位正确的是( )
A.阿伏加德罗常数:mol-1
B.气体摩尔体积:L·mol-1
C.物质的量浓度:g·L-1
D.摩尔质量:g·mol-1
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
B
解析:阿伏加德罗常数与温度、压强无关,故A错误;气体摩尔体积与温度、压强有关且对应单位正确,故B正确;物质的量浓度:单位是mol·L-1,故C错误;摩尔质量与温度、压强无关,故D错误。
41
2.(2025·广东广州模拟)打火机里装有液态的丙烷和丁烷。下列说法错误的是( )
A.打开打火机开关,分子间距变大
B.摩擦打火石,达到气体着火点
C.1 mol丙烷完全燃烧需要空气约为112 L
D.若n(丙烷)∶n(丁烷)=1∶9,该混合物的摩尔质量为56.6 g·mol-1
2
3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
C
解析:打开打火机开关,压强减小,燃料气化,分子间距变大,A正确;摩擦打火石,使温度达到气体着火点,引燃燃料,B正确;没有说明具体的温度、压强,不能判断1 mol丙烷完全燃烧需要空气的体积,C错误;若n(丙烷)∶n(丁烷)=1∶9,该混合物的摩尔质量为=56.6 g·mol-1,D正确。
42
3.(2025·天津和平统考)下列说法正确的是( )
A.标准状况下,1 mol H2O的体积为22.4 L
B.同温同压下,等体积的N2和CO所含分子数相同
C.pH=1的盐酸中, c(H+)为1 mol·L-1
D.丁烷所含碳原子数是相同质量乙烷的2倍
2
3
4
5
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7
8
1
9
10
11
12
B
解析:标准状况下,水不是气态,无法使用22.4 L/mol计算气体体积,故A错误;同温同压下,N2和CO的体积相等,分子数相等,故B正确;pH=1的盐酸中,c(H+)为0.1 mol·L-1,故C错误;设质量为m g,丁烷所含碳原子的物质的量为×4,乙烷所含碳原子的物质的量为×2,丁烷所含碳原子数不是相同质量乙烷的2倍,故D错误。
43
4.相同状况下,体积相等的五个气球分别充满相应的气体,如图所示。与氯化氢气球中所含原子数一定相等的是( )
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8
1
9
10
11
12
C
44
解析:由阿伏加德罗定律可知,相同状况下,气体体积之比等于其物质的量之比,即体积相等,物质的量相等,假设HCl为1 mol,则含有2 mol原子,故混合气体均为1 mol,如果原子物质的量相等,则原子数相
等;Ar是单原子分子,一个O3分子中含3个O原子,二者的物质的量比
为1∶1时才符合与HCl原子数相等,故A不符合题意;H2是双原子分子,一个NH3分子中有4个原子,无论混合气体由什么比例组成,1 mol混合气体所含原子的物质的量大于2 mol,故B不符合题意;N2、O2都是由2个原子组成,所以无论混合气体由什么比例组成,1 mol混合气体所含的原子数肯定为2 mol,故C符合题意;CO是双原子分子,一个CO2分子中含3个原子,无论混合气体由什么比例组成,1 mol混合气体所含原子的物质的量大于2 mol,故D不符合题意。
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1
9
10
11
12
5. (2023·浙江6月选考)NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
( )
A.4.4 g C2H4O中含有σ键数目最多为0.7NA
B.1.7 g H2O2中含有氧原子数为0.2NA
C.向1 L 0.1 mol/L CH3COOH溶液中通氨气至中性,铵根离子数为0.1NA
D.标准状况下,11.2 L Cl2通入水中,溶液中氯离子数为0.5NA
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5
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7
8
1
9
10
11
12
A
46
解析:1个C2H4O中含有6个σ键和1个π键(乙醛)或7个σ键(环氧乙烷),4.4 g C2H4O的物质的量为0.1 mol,则含有σ键数目最多为0.7NA,A正确;1.7 g H2O2的物质的量为=0.05 mol,则含有氧原子数为0.1NA,
B不正确;向1 L 0.1 mol/L CH3COOH溶液中通氨气至中性,溶液中存在电荷守恒关系:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(N)+c(H+),中性溶液c(OH-)=c(H+),则c(CH3COO-)=c(N),再根据物料守恒:n(CH3COO-)+n(CH3COOH)=0.1 mol,得出铵根离子数小于0.1NA,C不正确;标准状况下,11.2 L Cl2的物质的量为0.5 mol,通入水中后只有一部分Cl2与水反应生成H+、Cl-和HClO,所以溶液中氯离子数小于0.5NA,D不正确。
2
3
4
5
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7
8
1
9
10
11
12
6.(2025·广东深圳高三期中测试)设NA为阿伏加德罗常数的值,若a g某气体中含有的分子数为b,则c g该气体在标准状况下的体积V(L)是( )
A. L B. L C. L D. L
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5
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7
8
1
9
10
11
12
B
解析:由=n=,所以有=,M= g·mol-1。根据=n=,所以有=n=,解得V=×22.4 L·mol-1= L。
48
7.(2025·广东珠海模拟)如图Ⅰ,将质量均为m g的O2和SO2气体分别充入两个相同体积的密闭容器甲、乙中,下列说法正确的是( )
A.甲、乙中所含的氧原子物质的量之比为1∶2
B.两者压强(p)与温度(T)的关系如图Ⅱ所示
C.甲、乙中气体质子数之比为1∶2
D.甲、乙中气体密度比为1∶2
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3
4
5
6
7
8
1
9
10
11
12
B
49
解析:根据n=,质量均为m g的O2和SO2的物质的量之比与摩尔质量成反比,即n(O2)∶n(SO2)=64∶32=2∶1,甲、乙中所含的氧原子物质的量之比为2∶1,故A错误;由pV=nRT,体积相等的甲和乙,压强与温度成正比,且n(O2)∶n(SO2)=2∶1,即代表氧气的曲线较高,故B正确;n(O2)∶n(SO2)=2∶1,质子数之比为2×16∶1×32=1∶1,故C错误;根据ρ=,甲、乙容器体积相等,两种气体的质量相等,则密度也相等,即甲、乙中气体密度比为1∶1,故D错误。
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1
9
10
11
12
8.在两个密闭容器中,分别充有质量相同的甲、乙两种气体,它们的温度和密度均相同。根据甲、乙的摩尔质量(M)关系判断,下列说法正确的是( )
A.若M(甲)<M(乙),则分子数:甲<乙
B.若M(甲)>M(乙),则气体摩尔体积:甲<乙
C.若M(甲)<M(乙),则气体的压强:甲>乙
D.若M(甲)>M(乙),则气体的体积:甲<乙
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3
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1
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10
11
12
C
51
解析:等质量的气体,其摩尔质量与物质的量(或分子数)成反比,若M(甲)<M(乙),则分子数:甲>乙,A项错误;若M(甲)>M(乙),则物质的量:甲<乙,又因为气体体积相等,故气体摩尔体积:甲>乙,B项错误;同温、同体积、同质量的气体或混合气体,其压强与摩尔质量成反比,若M(甲)<M(乙),则气体的压强:甲>乙,C项正确;由质量和密度相等可知,气体体积相等,则甲、乙的摩尔质量与气体的体积无关,即气体的体积:甲=乙,D项错误。
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12
9.(2025·福建泉州模拟)NH4N3(叠氮化铵)易发生分解反应生成N2和H2,且两种气体的物质的量相等。若得到NH4N3的分解产物(简称a)的质量为28 g,则下列说法错误的是( )
A.叠氮化铵中N元素不止一种价态
B.a中两种气体的质量之比为14∶1
C.a的平均摩尔质量为14.5 g·mol-1
D.同温、同压下,a中两种气体的体积之比为1∶1
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1
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10
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12
C
53
解析:A项,N中N元素的化合价为-3价,中N元素的化合价为-价,故A正确;B项,两种气体的物质的量相等时,其质量之比等于摩尔质量之比,即为28 g·mol-1∶2 g·mol-1=14∶1,故B正确;C项,N2、H2的物质的量相等,假设均为n mol,M== =15 g·mol-1,故C错误;D项,同温、同压下,气体的体积与其物质的量成正比,则两种气体的体积之比为1∶1,故D正确。
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3
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1
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10
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12
10.某密闭刚性容器由可动活塞隔成甲、乙两室,室温下向甲中充入由H2和O2组成的混合气体19 g,向乙中充入1 mol空气,此时活塞的位置如图所示。下列有关说法正确的是( )
A.甲室混合气体的分子总数为3NA
B.甲室H2、O2的物质的量之比为1∶3
C.甲室混合气体的密度是同温同压下H2密度的9.5倍
D.若将甲室气体点燃引爆并恢复至室温,忽略生成水的体积,活塞最终
停留在刻度2处
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D
55
解析:同温同压,气体的体积之比等于物质的量之比。室温下向甲中充入由H2和O2组成的混合气体19 g,向乙中充入1 mol空气,根据图示,H2和O2的总物质的量为2 mol。根据以上分析,H2和O2的总物质的量为2 mol,则甲室混合气体的分子总数为2NA,故A错误;H2和O2的总物质的量为2 mol,总质量为19 g,设氢气的物质的量为x mol、氧气的物质的量为y mol,则x=1.5、y=0.5,甲室H2、O2的物质的量
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之比为3∶1,故B错误;甲室气体的平均摩尔质量为=9.5 g/mol,同温同压,气体密度之比等于摩尔质量之比,甲室混合气体的密度是同温同压下H2密度的4.75倍,故C错误;若将甲室气体点燃引爆并恢复至室温,发生反应2H2+O2====2H2O,反应后剩余0.5 mol氢气,忽略生成水的体积,根据气体的体积之比等于物质的量之比,活塞最终停留在刻度2处,故D正确。
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二、非选择题
11.物质的量是高中化学常用的物理量,请完成以下有关计算(设NA为阿伏加德罗常数的值):
(1)2.3 g乙醇含有 个H原子,所含共价键的物质的量为 ,其中官能团羟基所含电子数为 。
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0.3NA
0.4 mol
0.45NA
解析:2.3 g乙醇的物质的量为=0.05 mol,0.05 mol乙醇分子中含有H原子的物质的量为0.05 mol×6=0.3 mol,含有H原子数为 0.3NA;1个乙醇分子共含有8个共价键,则0.05 mol乙醇分子中所含共价键的物质的量为0.05 mol×8=0.4 mol;1个乙醇分子中含有1个羟基,1个羟基含有9个电子,故0.05 mol羟基含有电子的物质的量为9×0.05 mol= 0.45 mol,所含电子数为0.45NA。
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(2)9.5 g某二价金属的氯化物中含有0.2 mol Cl-,则此氯化物的摩尔质量为 。
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95 g·mol-1
解析:9.5 g某二价金属的氯化物中含有0.2 mol Cl-,则该氯化物的物质的量为0.1 mol,其摩尔质量为=95 g·mol-1。
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(3)6.72 L CO(标准状况)与一定量的Fe2O3恰好完全反应(生成Fe和CO2),
生成Fe的质量为 g,转移的电子数为 。
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11.2
0.6NA
解析:标准状况下,6.72 L一氧化碳的物质的量为=0.3 mol,0.3 mol CO与一定量的Fe2O3恰好完全反应生成Fe和CO2,失去电子的物质的量为0.3 mol×(4-2)=0.6 mol,转移电子数目为0.6NA,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-1×0.2 mol=11.2 g。
60
12.某中学有甲、乙两个探究性学习小组,他们拟用小颗粒的铝铜合金与足量的稀硫酸反应,测定通常状况(约20 ℃、1.01×105 Pa)下的气体摩尔体积(Vm)。
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Ⅰ.甲组同学拟设计如图1所示的装置来完成实验。
(1)写出装置Ⅰ中发生反应的离子方程式: 。
2Al+6H+====2Al3++3H2↑
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解析:铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,其离子方程式为2Al+6H+====2Al3++3H2↑。
(2)实验开始时,先打开分液漏斗上口的玻璃塞,再轻轻旋开其活塞,
一会儿后发现稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中。请帮助他们分析其原因: 。
铝与稀硫酸反应生成的氢气使锥形瓶内气压增大
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解析:铝与稀硫酸反应生成的氢气使锥形瓶内压强增大,锥形瓶内的压强大于大气压,所以稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中。
(3)实验结束时,生成氢气的体积近似等于 。
收集到的水的体积
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解析:气体产生的压强导致水从集气瓶中排出,且氢气不易溶于水,所以收集到的水的体积近似等于氢气的体积。
(4)锥形瓶中残存的氢气对实验结果是否有影响: (填“有”“没有”或“不能判断”),简述理由: .
。
没有
相同温度和压强下,生成氢气的
体积与排出空气的体积相等
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解析:装置中有空气存在,生成的氢气不溶于水,在相同温度和压强下,生成的氢气的体积与排出空气的体积相等,所以没有影响。
Ⅱ.乙组同学仔细分析了甲组同学的实验装置后,认为稀硫酸滴入锥形瓶中,即使不生成氢气,也会将瓶中的空气排出,使所测氢气的体积偏大;实验结束后,连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在,使所测氢气的体积偏小,于是他们设计了如图2所示的实验装置。
实验中准确测定出4个数据,如表:
(注:量液管大刻度在上方,小刻度在下方)
利用上述数据计算通常状况下的气体摩尔体积Vm= 。
实验前 实验后
铝铜合金质量/g m1 m2
量液管(C)中液体体积/mL V1 V2
L·mol-1
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解析:2Al+6H+====2Al3++3H2↑
2 mol 3 mol
Vm= L·mol-1。
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