内容正文:
1.2.2 气体摩尔体积
基础过关练
知识点一 气体摩尔体积
1.现有下列四种因素:①温度和压强;②所含微粒数;③微粒本身大小;④微粒间的距离。其中对气体物质体积有显著影响的是( )
A.②③④ B.①②④ C.③④ D.①②③④
2.下列叙述正确的是( )
A.0 ℃、101 kPa下,任何气体的摩尔体积都约为22.4 L·mol-1
B.标准状况下,0.5 mol C2H5OH的体积约为11.2 L
C.气体摩尔体积仅指标准状况下1 mol气体的体积
D.若1 mol N2体积约为22.4 L,则它所处的状况一定是“标准状况”
3.下列关于气体摩尔体积的说法中,正确的是( )
A.1 mol由H2、N2组成的混合气体的体积约为22.4 L
B.若气体摩尔体积为22.4 L·mol-1,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1 mol氮原子
4.下列说法正确的是( )
①标准状况下,6.02×1023个分子所占的体积约是22.4 L
②0.5 mol H2所占体积为11.2 L
③标准状况下,1 mol H2O的体积为22.4 L
④标准状况下,28 g CO与N2的混合气体的体积约为22.4 L
⑤各种气体的气体摩尔体积都约为22.4 L/mol
A.①③⑤ B.④ C.②④ D.①④
知识点二 气体摩尔体积的有关计算
5.下列关于2 mol二氧化碳的叙述中,正确的是 ( )
A.体积为44.8 L B.电子数约为32×6.02×1023
C.质量为88 g D.含有4 mol原子
6.设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是( )
A.标准状况下,11.2 L H2O含有的分子数为0.5NA
B.0.5 mol氯气在标准状况下的体积约为22.4 L
C.在常温常压下,11.2 L N2含有的分子数为0.5NA
D.25 ℃、1.01×105 Pa,48 g O3中含有的氧原子数为3NA
知识点三 气体体积与物质的量、微粒数目及质量之间的相互换算
7.在标准状况下有①6.72 L CH4,②3.01×1023个HCl分子;③3.4 g NH3。下列对这三种气体的相关量的比较,正确的是( )
A.质量:②<①<③ B.氢原子数:②>①>③
C.体积:②<①<③ D.密度:②>③>①
8.现有14.4 g CO和CO2的混合气体,在标准状况下所占的体积约为8.96 L。将混合气体通入如图装置,最后收集在气球中。下列结论错误的是( )
A.原混合气体所含碳原子总数为0.8NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)
B.标准状况下,气球中收集到的气体体积为4.48 L
C.NaOH溶液增重8.8 g
D.原混合气体中CO和CO2的体积之比为1∶1
能力提升练
知识点 标准状况下气体摩尔体积的应用
1.下列叙述正确的是( )
①若1 mol气体的体积为22.4 L,则它一定处于标准状况
②标准状况下,0.2 mol任何物质的体积均为4.48 L
③标准状况下,22 g CO和22 g N2的原子数相同
④常温常压下,18 g H2O的体积大于22.4 L
⑤标准状况下,1 L CH4和1 L He的物质的量之比为1∶1
A.①⑤ B.④⑤ C.②③ D.③⑤
2.NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.常温常压下,1 mol氧气的体积小于22.4 L
B.在标准状况下,22.4 L CO和CO2的混合物中所含的碳原子数为2NA
C.24 g Mg与足量稀硫酸反应,产生的氢气的体积为22.4 L
D.标准状况下,22.4 L H2与18 g H2O所含分子数相等
3.下列说法正确的是( )
A.常温常压下,2.7 g金属铝变成铝离子时失去的电子数目为0.3NA(令NA为阿伏加德罗常数的值)
B.293 K、101 kPa,22.4 L HCl气体含有的分子的物质的量是1 mol
C.含有2 mol氯原子的Cl2的体积是22.4 L
D.32 g O2中含有的原子数是6.02×1023
4.标准状况下,4.48 L的C2H4和C2H6混合气体燃烧,得到CO和CO2的混合气体的密度为1.429 g/L,则其中CO的体积为( )
A.6.72 L B.3.36 L
C.2.24 L D.1.12 L
5.令NA为阿伏加德罗常数的值,如果a g某双原子气体中含有的原子数为b,则c g该气体在标准状况下的体积是 ( )
A. B.
C. D.
6.在标准状况下,18.8 g CO和CO2的混合气体的体积为11.2 L,则此混合气体中CO和CO2的物质的量之比是( )
A.2∶3 B.3∶2
C.1∶1 D.3∶4
7.物质的量是联系宏观和微观的桥梁:
(1)已知SO2气体的分子数为9.03×1023,其在标准状况下的体积为 。
(2)40.5 g金属氯化物MCl2中含0.6 mol Cl-,则金属M的相对原子质量为 。
(3)标准状况下,与34 g的H2S气体含相同H原子数的CH4的体积为 。
(4)在标准状况下51 g CO与CO2的混合气体,体积为28 L,其中CO2的质量为 ,CO物质的量为 ,该混合气体中CO的物质的量分数为 。
答案
基础过关练
1.B 对于气体来说,温度和压强对体积有显著影响,微粒本身大小远小于微粒之间的距离,则微粒本身大小可忽略不计,微粒数目越多,则体积越大,所以对气体物质体积有显著影响的是①②④,选B。
2.A 0 ℃、101 kPa是标准状况,标准状况下任何气体的摩尔体积都约为22.4 L·mol-1,A正确;标准状况下,C2H5OH呈液态,不能用Vm=22.4 L·mol-1计算其体积,B错误;我们将单位物质的量的气体所占的体积称为气体摩尔体积,所处状况不一定为标准状况,C错误;若1 mol N2体积约为22.4 L,它不一定处于标准状况下,D错误。
3.D 在标准状况下,1 mol混合气体的体积约为22.4 L,该选项中未给出气体所处状况,A错误;若气体摩尔体积为22.4 L·mol-1,其不一定处于标准状况,B错误;常温常压下,气体摩尔体积大于22.4 L·mol-1,32 g O2(1 mol O2)在常温常压下的体积大于22.4 L,C错误;标准状况下,11.2 L N2的物质的量为0.5 mol,其中含有1 mol氮原子,D正确。
4.B 物质在标准状况下不一定是气体,①错误;没有说明H2所处状况,0.5 mol H2所占体积不一定为11.2 L,②错误;标准状况下,H2O不是气体,③错误;CO和N2的摩尔质量都为28 g/mol,28 g CO与N2的混合气体中气体总物质的量为=1 mol,在标准状况下的体积约为22.4 L,④正确;在标准状况下,各种气体的摩尔体积都约为22.4 L/mol,不在标准状况下不一定为22.4 L/mol,⑤错误。选B。
5.C 气体所处状况未知,则气体摩尔体积未知,无法计算体积,A项错误;由N=n×NA可知,分子数约为2×6.02×1023,则电子数约为2×6.02×1023×22,B项错误;由m=nM可知,m(CO2)=2 mol×44 g/mol=88 g,C项正确;1个CO2分子中含有1个碳原子和2个氧原子,则2 mol CO2含有原子的物质的量为2 mol×(1+2)=6 mol,D项错误。
6.D 标准状况下,水不呈气态,则标准状况下,11.2 L H2O的物质的量不是0.5 mol,A项错误;0.5 mol氯气在标准状况下的体积约为22.4 L/mol×0.5 mol=11.2 L,B项错误;常温常压下,11.2 L氮气的物质的量小于0.5 mol,C项错误;48 g O3中含有氧原子的物质的量为48 g÷16 g/mol=3 mol,数目为3NA,D项正确。
7.D 计算各物质的物质的量:①标准状况下6.72 L CH4的物质的量为=0.3 mol,②3.01×1023个HCl分子的物质的量为 mol=0.5 mol;③3.4 g NH3的物质的量为=0.2 mol。m(CH4)=0.3 mol×16 g/mol=4.8 g,m(HCl)=0.5 mol×36.5 g/mol=18.25 g,故质量:③<①<②,A错误;CH4中n(H)=0.3 mol×4=1.2 mol,HCl中n(H)=0.5 mol,NH3中n(H)=0.2 mol×3=0.6 mol,故H原子数目:②<③<①,B错误;相同状况下,气体体积之比等于物质的量之比,即体积:③<①<②,C错误;由ρ=可知,相同条件下,气体密度之比等于摩尔质量之比,即密度:①<③<②,D正确。
8.A 设混合气体中CO、CO2的物质的量分别为x mol、y mol,依据题意得①x mol+y mol=,②28 g/mol×x mol+44 g/mol×y mol=14.4 g,联立①②解得x=0.2,y=0.2。每个CO、CO2分子各含1个C原子,则混合气体所含碳原子总数为(0.2 mol+0.2 mol)×NA mol-1=0.4NA,A错误;CO2与NaOH溶液反应,气球中收集到的是0.2 mol CO,在标准状况下的体积为0.2 mol×22.4 L/mol=4.48 L,B正确;NaOH溶液吸收0.2 mol CO2,溶液增重0.2 mol×44 g/mol=8.8 g,C正确;原混合气体中CO和CO2的体积之比为0.2 mol∶0.2 mol=1∶1,D正确。
能力提升练
1.D 若1 mol气体的体积为22.4 L,不一定处于标准状况,①错误;标准状况下,0.2 mol任何气体的体积均为4.48 L,②错误;用NA表示阿伏加德罗常数的值,标准状况下,22 g CO中所含原子数为×2×NA mol-1=NA,22 g N2中所含原子数为×2×NA mol-1=NA,③正确;常温常压下水呈液态,18 g H2O的体积小于22.4 L,④错误;同温同压下,具有相同体积的两种气体的物质的量一定相等,⑤正确。选D。
2.D 标准状况下,1 mol气体体积为22.4 L,常温常压下,1 mol气体体积大于22.4 L,A项错误;在标准状况下,22.4 L CO和CO2的混合物中,所含的碳原子数为NA,B项错误;题目未给出气体所处状况,无法计算生成的气体的体积,C项错误;n(H2)===1 mol,n(H2O)===1 mol,所含分子数均为NA,D项正确。
3.A 1个Al变成Al3+失去3个电子,2.7 g Al的物质的量为0.1 mol,2.7 g Al变成Al3+时失去电子的数目为0.3NA,A正确;293 K、101 kPa不是标准状况,该状况下22.4 L HCl的物质的量不是1 mol,B错误;没有说明Cl2所处的状况,无法确定体积,C错误;32 g O2的物质的量为1 mol,O2是双原子分子,1 mol O2中含有的氧原子的数目约为2×6.02×1023,D错误。
4.A 标准状况下,4.48 L的C2H4和C2H6混合气体的物质的量为0.2 mol,燃烧生成CO和CO2混合气体的物质的量应为0.4 mol,CO和CO2混合气体的平均摩尔质量为1.429 g/L×22.4 L/mol≈32 g/mol,设CO的物质的量为x mol,则CO2的物质的量为(0.4-x)mol,列方程:28x+44×(0.4-x)=32×0.4,解得x=0.3,CO的体积为0.3 mol×22.4 L/mol=6.72 L,选A。
5.A c g该气体中含原子数为×b=,该气体为双原子分子,则分子数为,则c g该气体的物质的量为 mol,其在标准状况下的体积是 mol×22.4 L/mol= L。
6.A 在标准状况下18.8 g CO与CO2的混合气体的体积为11.2 L,则该混合气体的摩尔质量为37.6 g·mol-1,设CO的物质的量为x mol,CO2的物质的量为y mol,则:=37.6,x∶y=2∶3。选A。
7.答案 (1)33.6 L (2)64 (3)11.2 L (4)44 g
0.25 mol 20%(或)
解析 (1)n(SO2)= mol=1.5 mol,在标准状况下的体积为1.5 mol×22.4 L/mol=33.6 L。(2)由40.5 g金属氯化物MCl2中含0.6 mol Cl-,可知n(MCl2)=0.3 mol,则M(MCl2)==135 g/mol,则金属M的相对原子质量为135-35.5×2=64。(3)标准状况下,34 g的H2S气体中n(H)=×2=2 mol,则与其含相同H原子数的CH4的物质的量n(CH4)=0.5 mol,在标准状况下的体积V(CH4)=0.5 mol×22.4 L/mol=11.2 L。(4)设CO和CO2的物质的量分别为x mol、y mol,则28x+44y=51,x+y==1.25,解得:x=0.25,y=1,CO2的质量为1 mol×44 g/mol=44 g,CO的物质的量为0.25 mol,该混合气体中CO的物质的量分数为×100%=20%。
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1.2.1物质的量
基础过关练
知识点一 物质的量及其单位
1.下列说法正确的是 ( )
A.物质的量就是1 mol物质的质量
B.1 mol H2O中含有2 mol氢和1 mol氧
C.摩尔是国际科学界建议采用的一种物理量
D.3 mol O2与2 mol H2O所含原子数相等
2.下列说法不正确的是( )
A.物质的量就是物质的数量
B.物质的量是连接宏观量和微观量的桥梁
C.物质的量适用于计量分子、原子、离子等粒子的集合体
D.摩尔是国际单位制中七个基本单位之一
知识点二 阿伏加德罗常数
3.下列关于阿伏加德罗常数的说法不正确的是 ( )
A.6.02×1023就是阿伏加德罗常数
B.0.012 kg 12C中含有的原子数称为阿伏加德罗常数
C.阿伏加德罗常数个粒子的物质的量是1 mol
D.1 mol NH3中所含原子数约是2.408×1024
4.用NA表示阿伏加德罗常数的值,按要求填空。
(1)1 mol O2中含有 个氧气分子,含有 个氧原子。
(2)3NA个水分子的物质的量是 ,含3 mol氢原子的水分子的物质的量是 。
(3)6 mol H2O与 mol NH3所含氢原子数相等。
知识点三 摩尔质量
5.我国规定自2025年2月8日起,脱氢乙酸钠将在烘焙食品中全面禁用,脱氢乙酸钠的化学式为C8H7NaO4,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.脱氢乙酸钠的摩尔质量为190 g
B.47.5 g脱氢乙酸钠的物质的量为0.25 mol
C.1 mol脱氢乙酸钠的质量为190 g·mol-1
D.1 mol脱氢乙酸钠中含2 mol氧分子
6.20 g A物质和14 g B物质恰好完全反应,生成8.8 g C物质、3.6 g D物质和0.2 mol E物质,则E物质的摩尔质量为( )
A.100 g·mol-1 B.108 g·mol-1
C.55 g·mol-1 D.96 g·mol-1
知识点四 物质的量、微粒数目及物质质量之间的相互换算
7.用NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法中,正确的是( )
A.2.3 g金属钠由原子完全变成离子时,得到的电子数为0.1NA
B.0.2NA个硫酸分子与0.2 mol磷酸含有相同的氧原子数
C.28 g氮气所含的原子数为NA
D.NA个氧气分子与NA个氢气分子的质量之比为8∶1
8.用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述中不正确的是( )
A.36 g N含有的离子数为NA
B.2.8 g CO与C2H4的混合气体中所含分子数为0.1NA
C.17 g氨气和18 g铵根离子所含N原子数均为NA
D.室温下,1 mol H2中含有2NA个氢原子
答案
基础过关练
1.D 物质的量不是1 mol物质的质量,A错误;使用物质的量须指明具体的物质或微粒,2 mol氢和1 mol氧指代不明,B错误;物质的量是国际单位制中的基本物理量之一,摩尔是物质的量的常用单位,C错误;3 mol O2与2 mol H2O所含原子数相等,均为6NA(令NA为阿伏加德罗常数的值),D正确。
2.A 物质的量不是物质的数量,A错误;物质的量能把宏观物质的质量与微观粒子的数量联系起来,B正确;物质的量适用于计量分子、原子、离子等微观粒子的集合体,C正确;摩尔是物质的量的单位,是国际单位制中的七个基本单位之一,D正确。
3.A 阿伏加德罗常数近似为6.02×1023 mol-1,A项错误。
4.答案 (1)NA 2NA (2)3 mol 1.5 mol (3)4
解析 (1)1 mol O2中含有NA个氧气分子,1个氧气分子中含有2个氧原子,1 mol O2中含有2NA个氧原子。
(2)3NA个水分子的物质的量是3 mol,1个水分子中含有2个氢原子,含3 mol氢原子的水分子的物质的量是1.5 mol。
(3)6 mol H2O中含有12 mol氢原子,4 mol NH3中含有12 mol氢原子,所以6 mol H2O与4 mol NH3所含氢原子数相等。
5.B 由脱氢乙酸钠的化学式可确定其摩尔质量为190 g·mol-1,1 mol脱氢乙酸钠的质量为190 g,A、C错误;47.5 g脱氢乙酸钠的物质的量为=0.25 mol,B正确;脱氢乙酸钠中不含氧分子,D错误。
6.B 根据质量守恒定律,可知m(A)+m(B)=m(C)+m(D)+m(E),则m(E)=20 g+14 g-8.8 g-3.6 g=21.6 g,故M(E)===108 g·mol-1。
7.B 钠原子变成离子时失电子,而不是得到电子,A错误;0.2NA个硫酸分子与0.2 mol磷酸含有相同数目的分子,二者的分子式分别为H2SO4和H3PO4,即含有相同数目的氧原子,B正确;28 g N2的物质的量n(N2)==1 mol,所含原子数为2NA,C错误;NA个O2与NA个H2的物质的量均为1 mol,其质量比等于相对分子质量之比,即质量之比为32∶2=16∶1,D错误。
8.A 36 g N的物质的量为=2 mol,含有的离子数为2NA,A项错误;CO与C2H4的摩尔质量均为28 g/mol,2.8 g混合气体的物质的量为0.1 mol,所含分子数为0.1NA,B项正确;NH3的摩尔质量为17 g/mol,17 g NH3的物质的量为1 mol,所含N原子数为NA,N的摩尔质量为18 g/mol,18 g N的物质的量为1 mol,所含N原子数为NA,C项正确;1 mol H2中含有NA个H2,H2是双原子分子,所以1 mol H2中含有2NA个氢原子,D项正确。
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