内容正文:
第12讲 气体摩尔体积
学习目标
重难点
1.了解气体摩尔体积的含义,能运用气体摩尔体积进行简单计算。
2.能运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积之间的相互关系进行简单计算。
3.了解阿伏加德罗定律及其推论,能够运用阿伏加德罗定律解决简单问题。
重点:气体摩尔体积的概念;建构以物质的量为中心的转化关系。
难点:阿伏加德罗定律及其推论。
1.1 mol不同固体和液体的体积
状态
物质
密度/20℃
1 mol质量
1 mol的体积
结论
固态
Fe
7.86 g·cm-3
56 g
7.12 cm3
相同条件下,1 mol固体、液体的体积——差别较大
Al
2.70 g·cm-3
27 g
10 cm3
液态
H2O
0.998 g·cm-3
18 g
18.0 cm3
H2SO4
1.83 g·cm-3
98 g
53.6 c cm3
2.1 mol不同气体的体积
状态
物质
密度/(0℃、101 kPa)
1 mol质量
1 mol的体积
结论
气态
O2
1.429 g·L-1
32.0 g
22.39
同温同压下,1 mol气体的体积——近似相等
H2
0.089 9 g·L-1
2.016 g
22.42
CO
1.25 g·L-1
28.01g
22.41
在相同状况下,1 mol不同的固体和液态物质的体积不同,而气体物质的体积却几乎相等,在标准状况下约为 22.4 L,这要从决定物质体积大小的因素来理解。
二、气体摩尔体积
1.决定物质体积的因素
①对于固体或液体,粒子之间的距离很小(几乎相等),其体积取决于粒子数目及大小;当粒子数目相同时(如各为1 mol),其体积与粒子大小(不同物质的粒子大小不相同)有关,所以1 mol不同的固体或液体的体积往往不相同。
②对气体来说,粒子之间的距离要比粒子本身的直径大很多倍,气体的体积与分子的大小无关,只取决于气体分子数目及间距(相同条件下,分子间距相同),所以1 mol不同的气体的体积几乎相同。
1 mol气体在不同状况下的体积
0℃ 101 kPa
0℃ 202 kPa
20℃ 101 kPa
-10℃ 202 kPa
H2
22.4
11.2
24.0
10.8
O2
22.4
11.2
24.0
10.8
HCl
22.4
11.2
24.0
10.8
在相同的温度和压强下,1 mol不同气体的体积在数值上为何相等?
气体的体积取决于分子的数目和分子的间距,分子的间距与温度、压强有关——压强一定,升高温度,粒子之间的距离变大,气体体积增大;反之,气体体积缩小。温度一定,增大压强,粒子之间的距离减小,气体体积缩小;反之,气体体积增大。
温度和压强一定,任何气体粒子间的距离近似相等,因此,在相同的温度和压强下,粒子数相同的任何气体都具有相同的体积。
2.阿伏加德罗定律的六大推论
阿伏加德罗定律及其推论和理想气体状态方程pV=nRT间的关系(高考不考查理想气体状态方程)。
利用pV=nRT和万能恒等式之间的关系推导就可以得到阿伏加德罗定律及其推论(其中p 为压强,V为气体的体积,R为常数,T为温度)。例如,同温同压下,两种气体的密度之比等于其摩尔质量之比,推导如下∶
①;②由①和②可得,
则
条件
结论
公式
语言表达
T、 p 相同
同温、同压下,气体的体积与物质的量成正比
T、 V 相同
同温、同体积的气体,其压强与物质的量成正比
T、 p 相同
同温、同压下,气体的密度与其相对分子质量成正比
T、 p 、V相同
同温、同压下,相同体积的气体,其质量与相对分子质量成正比
T、 p、 m相同
同温、同压下,等质量的气体, 其体积与相对分子质量成反比
T 、V、 m相同
同温、同体积下,等质量的气体,其压强与相对分子质量成反比
①阿伏加德罗定律适用于任何气体,包括混合气体,但不适用于非气体。
②同温、同压、同体积和同分子数,“四同”共同存在,相互制约,即“三同定一同,两同定比例”。
3.气体摩尔体积
(1)气体摩尔体积含义
①气体摩尔体积是指一定温度和压强下,单位物质的量的气体所占的体积,符号为Vm。
②气体摩尔体积表达式为Vm=V/n,常用单位为L/mol(L·mol-1)或m3/mol(m3·mol-1)。
(2)气体摩尔体积的数值
气体的体积主要由粒子间的距离决定,而粒子间的距离又受温度和压强影响。因此,对于气体而言,不同状态下的气体摩尔体积不一定相同。在标准状况(0℃、101 kPa)下,1 mol任何气体的体积都约22.4 L,即Vm = 22.4 L·mol-1(标准状况)。
①决定物质体积的因素图示
②有关气体摩尔体积的几种计算
①气体的物质的量
n = V/Vm
②气体的摩尔质量
M =Vm·ρ
③气体的粒子数
N =n·NA =
④气体的质量
m =n·M=
③Vm≈22.4L·mol -1的应用
注意条件:必须指明条件为标准状况,非标准状况下,1mol气体的体积不一定是22.4L。
注意物质的状态:必须为气态。如水、酒精、SO3、CCl4,等物质在标准状况下不是气体,则不能使用Vm≈22.4L·mol -1。
④气体摩尔体积与22.4 L·mol -1的关系
气体摩尔体积的适用范围是气态物质,可以是单一气体,也可以是混合气体,即与气体的种类无关。如0.2mol H2与0.8mol O2的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L。
标准状况下任何气体的气体摩尔体积均约为22. 4 L·mol -1,非标准状况下气体摩尔体积可能是22.4 L·mol -1,也可能不是22.4 L·mol -1。即1mol气体的体积若为22.4 L,它所处的状况不一定是标准状况,如气体在273 ℃和202 kPa时,Vm也为22.4 L·mol -1。
使用气体摩尔体积四注意
4.气体摩尔质量或相对分子质量的计算
①利用气体的摩尔体积和密度:在一定条件下,M =Vm·ρ。
②利用相对密度:在同温同压下,若A气体相对B气体的密度为D,即=D、则,
③利用摩尔质量的定义:
④混合气体的平均摩尔质量
,其中,表示混合气体中某一组分的物质的量分数。由于同温同压下,气体的体积之比等于气体的物质的量之比,因此,混合气体中某一组分的物质的量分数等于该组分的体积分数。则其中,表示混合气体中某一组分的体积分数。
1.气体摩尔体积的单位是( )
A. B.L·mol-1 C.L D.
2.下列关于气体摩尔体积的说法中正确的是( )
A.标准状况下,1 mol H2O的体积是22.4 L
B.22 g CO2的物质的量是0.5 mol,其体积为11.2 L
C.只有标准状况下的气体摩尔体积是22.4 L·mol-1,其他条件下一定不是该值
D.标准状况下,1摩尔任何气体的体积都约是22.4 L
3.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 CH4和C2H4中含有的氢原子数目为2NA
B.标准状况下2.24 L H2与足量O2在密闭容器中反应,转移电子数为0.1NA
C.64 g Cu与Cl2完全反应,转移电子数为NA
D.常温常压下,22.4 L SO3的分子个数为NA
4.在两个容积相同的容器中,一个盛有N2,另一个盛有C2H4和CO的混合气体。在同温同压下,两容器内的气体一定相同的物理量有( )
①分子数 ②原子数 ③质量 ④中子数 ⑤密度 ⑥气体摩尔体积
A.4项 B.5项
C.6项 D.3项
5.下列说法不正确的是( )
A.温度相同、体积相同的氧气和氮气分子数相同
B.等温等压下,二氧化硫气体与二氧化碳气体的密度之比等于16∶11
C.等温等体积下,5 mol氧气和 2 mol氮气的压强之比等于5∶2
D.等温等压下,32 g 氧气和2 g氢气的体积之比等于1∶1
6.下列说法正确的是( )
A.同温同压下,CO和的密度相等
B.常温常压下,和的混合气体含有O原子的物质的量为1.5 mol
C.通常情况下,含有1 mol氦原子的氦气的体积为22.4 L
D.同温同压下,等物质的量的NO和,体积比为15:23
7.为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.标准状况下,中含有键的数目为
B.水分子中含有的质子数为
C.溶液中存在的数为
D.足量的与反应,转移电子的数目为
8.同温同压下,将的气体均匀混合,下列关于该混合气体的说法错误的是( )
A.与的分子数目之比为
B.与的质量之比为
C.该混合气体与的密度之比为
D.混合气体的平均摩尔质量为
9.相同温度下,某密闭容器中有一个可自由滑动的隔板(厚度不计),将容器分成两部分,当向甲容器中充入和的混合气体、乙容器中充入一定质量的时,隔板处于如图所示位置,则乙容器中的质量为( )
A.4.4g B.8.8g C.13.2g D.17.6g
10.标准状况下有下列四种物质,关于它们比较正确的是( )
甲: 乙:个 丙: 丁:
A.体积大小:丙>丁>甲>乙 B.H原子数目大小:甲>乙>丙>丁
C.密度大小:丁>丙>乙>甲 D.质量大小:丙>丁>乙>甲
11.下列说法正确的是( )
A.同温同压下,和CO的密度相同 B.物质的量相同的和质量相同
C.体积相同的和所含的分子数相同 D.质量相同的和所含的原子数相同
12.已知NA为阿伏加德罗常数的值。回答下列问题:
(1)质量相同的H2、NH3、SO2、O3四种气体中,含有分子数目最少的是 (填化学式,下同),在相同温度和相同压强条件下,体积最大的是 。
(2)73.0 g HCl气体中含有的分子数为 ,标准状况下的体积为 L。
(3)18.6 g Na2R含0.6 mol Na+,则Na2R的摩尔质量为 ,R的相对原子质量为 。
(4)已知CO、CO2的混合气体质量共16.0 g,标准状况下体积为8.96 L,则该混合气体中CO与CO2的体积比为 。
13.完成下列问题
(1)2 mol CO2中含有 个C原子。
(2)49 g H2SO4中含有 mol H。
(3)3.01×1022个OH- 的质量为_______g,含有电子的物质的量为 mol。
(4)标准状况下,32 g某气体氧化物RO2的体积为11.2 L,该气体的物质的量为 mol,摩尔质量是 。
(5)等温、等压下,等体积的CO和CO2所含原子个数比为 。
14.用NA表示阿伏加德罗常数的值,按要求完成下列填空。
(1)0.5 mol H2O中含有 个水分子,含有原子 个。
(2)标准状况下V mLCH4气体所含氢原子a个,则NA= 。
(3)相同条件下等质量的CO和CO2气体的体积之比 ,密度之比 。
(4)酒后驾驶危害极大,根据国家有关规定,车辆驾驶人员血液中的酒精(C2H5OH)含量达到20 mg/100 mL以上时,可判定为饮酒驾驶或醉酒驾驶。请参考宣传图片回答问题(已知:物质的量浓度等于溶液中溶质的物质的量除以溶液的体积——单位是升):
①用物质的量浓度表示酒后驾车判定标准,即饮酒驾驶: 。
②在一次执法过程中,交警部门查到某位机动车驾驶员恰好达到醉酒驾车判定标准,已知成人体内血液总体积平均为5.0 L,则该驾驶员体内血液中累积的酒精物质的量至少是
。
16.室温下,某容积固定的密闭容器由可移动的活塞隔成A、B两室,向A中充入一定量H2、O2的混合气体,向B中充入1 mol空气,此时活塞的位置如图所示。
(1)A室混合气体的物质的量为 。
(2)实验测得A室混合气体的质量为34 g,A室中含氧气 mol;该混合气体的密度是同温同压时H2密度的 倍。
(3)若将A室H2、O2的混合气体点燃引爆,恢复原温度后,最终活塞停留在 刻度处,容器内气体压强与反应前气体压强之比为 。
1.下列各物质所含的原子总数最多的是( )
A.9 g H2O B.0.5 mol NH3
C.3.01×1023个O2 D.2.24 L N2(标准状况)
2.和均是大气污染物,在相同温度和压强下,相同质量的和的关系正确的是( )
A.密度之比为15∶14 B.分子数之比为1∶1
C.原子数之比为15∶14 D.体积之比为14∶15
3.在一定的温度下,用一可自由滑动的隔板将密闭容器分成左右两部分,向两边分别充入等质量的和,隔板处于如图位置。下列说法不正确的是( )
A.左侧充入的气体是
B.左右两侧的体积比是2:1
C.左右两侧的气体密度比是1:2
D.左右两侧的原子个数之比是5:2
4.在相同条件下,向三个相同的如图所示的容器中分别充入等质量的、、三种气体,则容器中三种气体的体积(V)从大到小的顺序是( )
A. B.
C. D.
5.常温常压下,用等质量的CH4、CO2、O2、SO2分别吹出四个气球,其中气体为CH4的是( )
A
B
C
D
A.A B.B C.C D.D
6.如图是1mol水由0℃转化成100℃水蒸气时体积的变化。
由图分析下列关于决定物质体积的因素的说法,不正确的是( )
A.物质的体积取决于粒子数目、粒子大小和粒子间距
B.相同条件下,粒子数相同的任何气体都具有相同体积
C.同温同压下,1mol任何物质所占有的体积均相同
D.等质量的H2,压强越小、温度越高,气体所占体积越大
7.内表面光滑的恒温方形容器被可以自由滑动的挡板分隔为左右两部分,向左右两边分别充入如下气体,其中挡板位置正确且两部分密度相等的是( )
A. B.
C. D.
8.标准状况下,22.4L由O2与CO2组成的混合气体质量为35g,下列说法不正确的是( )
A.该混合气体的密度为1.5625g/L B.O2与CO2的质量之比为11:24
C.该混合气体的平均摩尔质量为35g/mol D.O2与CO2的物质的量之比为3:1
9.标准状况下,现有①;②个分子;③;④0.4molCl2,对这四种物质的关系有以下表述,其中正确的是( )
A.原子个数 ③>④>②>① B.密度 ②>③>④>①
C.质量 ④>③>②>① D.体积 ④>③>②>①
10.三种气体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.原子数目相等的三种气体,质量最大的是Z
B. 相同条件下,同质量的二种气体,气体密度最小的是X
C. 若一定条件下,三种气体体积均为2. 24 L,则它们的物质的量一定均为0.1moI
D. 同温下,体积相同的两容器分别充2gY气体和lgZ气体,则其压强比为2:1
11.计算填空:
(1)某双原子分子构成的气体,其摩尔质量为M g/mol,该气体质量为m g,阿伏加德罗常数为NA,则:
①该气体的物质的量为 mol;
②该气体在标准状况下的体积为 L;
③该气体在标准状况下的密度为 g/L;
④该气体所含原子总数为 个;
⑤该气体的一个分子的质量为 g。
(2)如果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是 。
(3)标准状况下,1.6 g某气态氧化物RO2的体积为0.56 L,该气体的摩尔质量是 。
12.气体摩尔体积是指在一定温度和压强下,单位物质的量的气体所占的体积。22.4 L·mol-1是标准状况下的气体摩尔体积(Vm)。在不同的温度和压强下,气体摩尔体积的数值也会发生变化。例如,在273℃、101 kPa条件下,Vm约为44.8 L·mol-1。
(1)请判断101 kPa、50℃时的Vm比22.4 L·mol-1 (填“大”或“小”),理由是 。
(2)标准状况下,CO气体的密度为 ,273℃、101 kPa时,67.2 L气体的物质的量为 。
(3)已知KClO3在MnO2催化、101 kPa、210℃时即可分解得到O2;现将73.5 g KClO3在MnO2催化、101 kPa条件下加热至273℃。若完全分解,则可以得到该状况下O2 L。
13.按要求解答问题
(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。
(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 。
(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。
14.现有14.4gCO和CO2的混合气体,在标准状况下其体积为8.96L。
(1)求CO和CO2的物质的量分别是 。
(2)求混合气体中碳原子的个数 (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
15.计算并填空:
(1)标准状况下,2.24L NH3 的质量为 g,其中含有氢原子数是 个,含有电子的物质的量是 mol。
(2)含有 0.4 mol Al3+的 Al2(SO4)3 中所含 SO的物质的量是 mol。
(3)22g CO2所含分子数与 g O2相同。
(4)同温同压下,同体积的O2和H2的物质的量之比为 ,原子总数之比为 ,密度之比为 。
16.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)0.4molNH3分子中所含H原子数与 个H2O分子中所含H原子数相等。
(2)11.2L(标况)CO与一定量的CuO恰好完全反应,生成Cu的质量为 g。
(3)某气体氧化物的化学式为RO2,在标准状况下,1.28g该氧化物的体积为448mL,则该氧化物的摩尔质量为 g/mol。
(4)标准状况下,NH3与CH4组成的混合气体的平均密度为0.75g/L,NH3的体积分数为 。
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第12讲 气体摩尔体积
学习目标
重难点
1.了解气体摩尔体积的含义,能运用气体摩尔体积进行简单计算。
2.能运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积之间的相互关系进行简单计算。
3.了解阿伏加德罗定律及其推论,能够运用阿伏加德罗定律解决简单问题。
重点:气体摩尔体积的概念;建构以物质的量为中心的转化关系。
难点:阿伏加德罗定律及其推论。
1.1 mol不同固体和液体的体积
状态
物质
密度/20℃
1 mol质量
1 mol的体积
结论
固态
Fe
7.86 g·cm-3
56 g
7.12 cm3
相同条件下,1 mol固体、液体的体积——差别较大
Al
2.70 g·cm-3
27 g
10 cm3
液态
H2O
0.998 g·cm-3
18 g
18.0 cm3
H2SO4
1.83 g·cm-3
98 g
53.6 c cm3
2.1 mol不同气体的体积
状态
物质
密度/(0℃、101 kPa)
1 mol质量
1 mol的体积
结论
气态
O2
1.429 g·L-1
32.0 g
22.39
同温同压下,1 mol气体的体积——近似相等
H2
0.089 9 g·L-1
2.016 g
22.42
CO
1.25 g·L-1
28.01g
22.41
在相同状况下,1 mol不同的固体和液态物质的体积不同,而气体物质的体积却几乎相等,在标准状况下约为 22.4 L,这要从决定物质体积大小的因素来理解。
二、气体摩尔体积
1.决定物质体积的因素
①对于固体或液体,粒子之间的距离很小(几乎相等),其体积取决于粒子数目及大小;当粒子数目相同时(如各为1 mol),其体积与粒子大小(不同物质的粒子大小不相同)有关,所以1 mol不同的固体或液体的体积往往不相同。
②对气体来说,粒子之间的距离要比粒子本身的直径大很多倍,气体的体积与分子的大小无关,只取决于气体分子数目及间距(相同条件下,分子间距相同),所以1 mol不同的气体的体积几乎相同。
1 mol气体在不同状况下的体积
0℃ 101 kPa
0℃ 202 kPa
20℃ 101 kPa
-10℃ 202 kPa
H2
22.4
11.2
24.0
10.8
O2
22.4
11.2
24.0
10.8
HCl
22.4
11.2
24.0
10.8
在相同的温度和压强下,1 mol不同气体的体积在数值上为何相等?
气体的体积取决于分子的数目和分子的间距,分子的间距与温度、压强有关——压强一定,升高温度,粒子之间的距离变大,气体体积增大;反之,气体体积缩小。温度一定,增大压强,粒子之间的距离减小,气体体积缩小;反之,气体体积增大。
温度和压强一定,任何气体粒子间的距离近似相等,因此,在相同的温度和压强下,粒子数相同的任何气体都具有相同的体积。
2.阿伏加德罗定律的六大推论
阿伏加德罗定律及其推论和理想气体状态方程pV=nRT间的关系(高考不考查理想气体状态方程)。
利用pV=nRT和万能恒等式之间的关系推导就可以得到阿伏加德罗定律及其推论(其中p 为压强,V为气体的体积,R为常数,T为温度)。例如,同温同压下,两种气体的密度之比等于其摩尔质量之比,推导如下∶
①;②由①和②可得,
则
条件
结论
公式
语言表达
T、 p 相同
同温、同压下,气体的体积与物质的量成正比
T、 V 相同
同温、同体积的气体,其压强与物质的量成正比
T、 p 相同
同温、同压下,气体的密度与其相对分子质量成正比
T、 p 、V相同
同温、同压下,相同体积的气体,其质量与相对分子质量成正比
T、 p、 m相同
同温、同压下,等质量的气体, 其体积与相对分子质量成反比
T 、V、 m相同
同温、同体积下,等质量的气体,其压强与相对分子质量成反比
①阿伏加德罗定律适用于任何气体,包括混合气体,但不适用于非气体。
②同温、同压、同体积和同分子数,“四同”共同存在,相互制约,即“三同定一同,两同定比例”。
3.气体摩尔体积
(1)气体摩尔体积含义
①气体摩尔体积是指一定温度和压强下,单位物质的量的气体所占的体积,符号为Vm。
②气体摩尔体积表达式为Vm=V/n,常用单位为L/mol(L·mol-1)或m3/mol(m3·mol-1)。
(2)气体摩尔体积的数值
气体的体积主要由粒子间的距离决定,而粒子间的距离又受温度和压强影响。因此,对于气体而言,不同状态下的气体摩尔体积不一定相同。在标准状况(0℃、101 kPa)下,1 mol任何气体的体积都约22.4 L,即Vm = 22.4 L·mol-1(标准状况)。
①决定物质体积的因素图示
②有关气体摩尔体积的几种计算
①气体的物质的量
n = V/Vm
②气体的摩尔质量
M =Vm·ρ
③气体的粒子数
N =n·NA =
④气体的质量
m =n·M=
③Vm≈22.4L·mol -1的应用
注意条件:必须指明条件为标准状况,非标准状况下,1mol气体的体积不一定是22.4L。
注意物质的状态:必须为气态。如水、酒精、SO3、CCl4,等物质在标准状况下不是气体,则不能使用Vm≈22.4L·mol -1。
④气体摩尔体积与22.4 L·mol -1的关系
气体摩尔体积的适用范围是气态物质,可以是单一气体,也可以是混合气体,即与气体的种类无关。如0.2mol H2与0.8mol O2的混合气体在标准状况下的体积约为22.4 L。
标准状况下任何气体的气体摩尔体积均约为22. 4 L·mol -1,非标准状况下气体摩尔体积可能是22.4 L·mol -1,也可能不是22.4 L·mol -1。即1mol气体的体积若为22.4 L,它所处的状况不一定是标准状况,如气体在273 ℃和202 kPa时,Vm也为22.4 L·mol -1。
使用气体摩尔体积四注意
4.气体摩尔质量或相对分子质量的计算
①利用气体的摩尔体积和密度:在一定条件下,M =Vm·ρ。
②利用相对密度:在同温同压下,若A气体相对B气体的密度为D,即=D、则,
③利用摩尔质量的定义:
④混合气体的平均摩尔质量
,其中,表示混合气体中某一组分的物质的量分数。由于同温同压下,气体的体积之比等于气体的物质的量之比,因此,混合气体中某一组分的物质的量分数等于该组分的体积分数。则其中,表示混合气体中某一组分的体积分数。
1.气体摩尔体积的单位是( )
A. B.L·mol-1 C.L D.
【答案】B
【解析】是物质的量浓度的单位,A错误;气体摩尔体积是单位物质的量的气体所占的体积,计算公式为,其中体积的单位为L、物质的量的单位为mol,推导可得气体摩尔体积的单位为,B正确;L是体积的单位,C错误;不是气体摩尔体积的单位,D错误;故选B。
2.下列关于气体摩尔体积的说法中正确的是( )
A.标准状况下,1 mol H2O的体积是22.4 L
B.22 g CO2的物质的量是0.5 mol,其体积为11.2 L
C.只有标准状况下的气体摩尔体积是22.4 L·mol-1,其他条件下一定不是该值
D.标准状况下,1摩尔任何气体的体积都约是22.4 L
【答案】D
【解析】标准状况下,水是非气态,1 mol H2O的体积远远小于22.4 L,A错误;没有指明气体所处的温度与压强,不能确定CO2的体积,B错误;在273 ℃、202 kPa时,气体摩尔体积也是22.4 L·mol-1,C错误。
3.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 CH4和C2H4中含有的氢原子数目为2NA
B.标准状况下2.24 L H2与足量O2在密闭容器中反应,转移电子数为0.1NA
C.64 g Cu与Cl2完全反应,转移电子数为NA
D.常温常压下,22.4 L SO3的分子个数为NA
【答案】A
【解析】CH4和C2H4中均含有4个氢原子,标准状况下11.2 L CH4和C2H4的物质的量为0.5 mol,含有的氢原子数为2NA,故A正确;标准状况下2.24 L H2与O2反应转移电子数为0.2NA,故B错误;Cu与Cl2反应生成CuCl2,64 g Cu的物质的量为1 mol,与Cl2完全反应,转移电子数为2NA,故C错误;常温常压下SO3不是气体,不能用气体摩尔体积计算其物质的量,故D错误。
4.在两个容积相同的容器中,一个盛有N2,另一个盛有C2H4和CO的混合气体。在同温同压下,两容器内的气体一定相同的物理量有( )
①分子数 ②原子数 ③质量 ④中子数 ⑤密度 ⑥气体摩尔体积
A.4项 B.5项
C.6项 D.3项
【答案】A
【解析】①在同温同压下,相同体积的任何气体含有相同的分子数,则相同体积的N2与C2H4和CO的混合气体的分子数相同,符合题意;②在同温同压下,相同体积的任何气体含有相同的分子数,物质的量相等,CO、N2是双原子分子、C2H4是6原子分子,则气体的原子数一定不相等,不符合题意;③CO、N2和C2H4的摩尔质量都是28 g·mol-1,N2的物质的量与C2H4和CO的总物质的量相等时,质量一定相等,符合题意;④CO的中子数为14,N2的中子数为14,C2H4的中子数为12,故两容器内气体的中子数一定不相等,不符合题意;⑤C2H4和CO的相对分子质量都是28,故混合气体平均相对分子质量为28,N2的相对分子质量为28,同温同压下,气体密度之比等于相对分子质量之比,故两容器内气体的密度相等,符合题意;⑥在相同温度和压强下,气体的摩尔体积相等,符合题意;综上所述,正确的有4项。
5.下列说法不正确的是( )
A.温度相同、体积相同的氧气和氮气分子数相同
B.等温等压下,二氧化硫气体与二氧化碳气体的密度之比等于16∶11
C.等温等体积下,5 mol氧气和 2 mol氮气的压强之比等于5∶2
D.等温等压下,32 g 氧气和2 g氢气的体积之比等于1∶1
【答案】A
【解析】根据阿伏加德罗定律推论可知,等温等压下,则==,故B正确;根据阿伏加德罗定律推论可知,等温等体积下,压强之比等于物质的量之比,所以5 mol氧气和 2 mol氮气的压强之比等于5∶2,故C正确;根据阿伏加德罗定律推论可知,等温等压下,气体的体积之比等于物质的量之比,所以32 g 氧气和2 g氢气的体积之比等于∶= 1∶1,故D正确。
6.下列说法正确的是( )
A.同温同压下,CO和的密度相等
B.常温常压下,和的混合气体含有O原子的物质的量为1.5 mol
C.通常情况下,含有1 mol氦原子的氦气的体积为22.4 L
D.同温同压下,等物质的量的NO和,体积比为15:23
【答案】A
【解析】同温同压下,气体的密度之比等于其摩尔质量之比,CO的摩尔质量为28 g/mol,N2的摩尔质量为28 g/mol,二者摩尔质量相等,则密度相等,A符合题意;O2和O3均由O原子构成,16 g混合气体中O原子的物质的量为,而非1.5 mol,B不符合题意;标准状况下,含有1 mol氦原子的氦气的体积为22.4 L,通常情况下不确定其存在条件,C不符合题意;同温同压下,等物质的量的气体体积之比为1:1,与气体的化学式无关,D不符合题意;故选A。
7.为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.标准状况下,中含有键的数目为
B.水分子中含有的质子数为
C.溶液中存在的数为
D.足量的与反应,转移电子的数目为
【答案】A
【解析】标准状况下,的物质的量为,1个分子含有3个键,故中键数目为,A正确;1个分子含有10个质子(2个H原子各含1个质子,O原子含8个质子),中质子数为,不是,B错误;题目仅给出溶液的浓度,未提供溶液体积,无法计算的物质的量和数目,C错误;足量Fe与反应时,Cl元素由0价降低为-1价,完全反应得到电子,故转移电子数目为,不是,D错误;故选A。
8.同温同压下,将的气体均匀混合,下列关于该混合气体的说法错误的是( )
A.与的分子数目之比为
B.与的质量之比为
C.该混合气体与的密度之比为
D.混合气体的平均摩尔质量为
【答案】D
【分析】同温同压下,气体体积之比等于物质的量之比,则氢气与二氧化碳的物质的量之比为,可假设氢气的物质的量为3mol,二氧化碳的物质的量为2mol,据此解答。
【解析】同温同压下,气体体积之比等于分子数目之比,因此与的分子数目之比为,A正确;由可知,与的质量之比为 ,B正确;同温同压下,气体密度之比等于摩尔质量之比。混合气体平均摩尔质量 ,摩尔质量为,二者密度之比为 ,C正确;由上述计算可知,混合气体的平均摩尔质量为,不是,D错误;故选D。
9.相同温度下,某密闭容器中有一个可自由滑动的隔板(厚度不计),将容器分成两部分,当向甲容器中充入和的混合气体、乙容器中充入一定质量的时,隔板处于如图所示位置,则乙容器中的质量为( )
A.4.4g B.8.8g C.13.2g D.17.6g
【答案】B
【解析】和的相对分子质量相等,都为,则混合气体的物质的量为,由图示,甲乙两室气体体积比为4:1,由于压强、温度相等,体积之比即为物质的量之比,即乙室的气体的物质的量为,充入了;故选B。
10.标准状况下有下列四种物质,关于它们比较正确的是( )
甲: 乙:个 丙: 丁:
A.体积大小:丙>丁>甲>乙 B.H原子数目大小:甲>乙>丙>丁
C.密度大小:丁>丙>乙>甲 D.质量大小:丙>丁>乙>甲
【答案】C
【解析】体积大小比较:在标准状况下,气体体积与物质的量成正比。甲是0.3 mol、乙是0.4 mol、丙是0.5 mol、丁是0.6 mol,实际体积顺序为丁 > 丙 > 乙 > 甲,A错误;H原子数目比较:甲中氢原子数目为0.3 mol × 4 ×NA= 1.2 NA、乙中氢原子数目为0.4 mol × 3×NA = 1.2 NA、丙中氢原子数目为0.5 mol × 2 ×NA= 1.0 NA、丁中氢原子数目为0.6 mol × 1 ×NA= 0.6 NA,甲与乙H原子数目相等,B错误;密度大小比较:在标准状况下,气体密度与摩尔质量成正比,甲的摩尔质量为16 g/mol、乙为17 g/mol、丙为34 g/mol、丁为36.5 g/mol,密度顺序为丁 > 丙 > 乙 > 甲,C正确;质量大小比较:甲的质量为0.3 mol × 16 g/mol = 4.8 g 、乙的质量为 0.4 mol × 17 g/mol = 6.8 g、丙的质量为0.5 mol × 34 g/mol = 17.0 g、丁的质量为0.6 mol × 36.5 g/mol = 21.9 g,实际质量顺序为丁 > 丙 > 乙 > 甲,D错误;故选C。
11.下列说法正确的是( )
A.同温同压下,和CO的密度相同 B.物质的量相同的和质量相同
C.体积相同的和所含的分子数相同 D.质量相同的和所含的原子数相同
【答案】A
【解析】同温同压下,气体密度与摩尔质量成正比,N2和CO的摩尔质量均为28 g/mol,因此密度相同,A正确;CH4的摩尔质量为16 g/mol,CO2的摩尔质量为44 g/mol,物质的量相同时,两者的质量不同,B错误;体积相同,但未指明温度和压强是否相同,因此分子数不一定相同,C错误;NO2摩尔质量为46 g/mol,CO2为44 g/mol,两者质量相同时物质的量不相同,每个分子均含3个原子,故总原子数不同,D错误;故选A。
12.已知NA为阿伏加德罗常数的值。回答下列问题:
(1)质量相同的H2、NH3、SO2、O3四种气体中,含有分子数目最少的是 (填化学式,下同),在相同温度和相同压强条件下,体积最大的是 。
(2)73.0 g HCl气体中含有的分子数为 ,标准状况下的体积为 L。
(3)18.6 g Na2R含0.6 mol Na+,则Na2R的摩尔质量为 ,R的相对原子质量为 。
(4)已知CO、CO2的混合气体质量共16.0 g,标准状况下体积为8.96 L,则该混合气体中CO与CO2的体积比为 。
【答案】(1)①SO2 ②H2 (2)①2NA ②44.8 (3)①62 g/mol ②16 (4)1∶3
【解析】(1)根据n=、N=n·NA可知:当气体的质量相等时,气体的摩尔质量越大,其中所含的分子数目就越少。在四种气体中,SO2的相对分子质量最大,其摩尔质量最大,故SO2气体中含有的分子数目最少;气体的相对分子质量越小,等质量时其中所含气体的物质的量最多,根据V=nVm可知:气体的物质的量越多,其在相同外界条件下其体积就越大,故在相同温度和相同压强条件下,气体体积最大的是H2;(2)73.0 gHCl的物质的量n(HCl)==2 mol,根据N=n·NA可知其中所含的HCl分子数目为2NA;其在标准状况下的体积V(HCl)=2 mol×22.4 L·mol-1=44.8 L;(3)18.6 g Na2R含0.6 mol Na+,则根据Na2R与其电离产生的Na+关系可知:Na2R的物质的量为0.3 mol,故其摩尔质量M==62 g·mol-1;Na2R的相对分子质量是62,23×2+R=62,所以R=16,即R的相对原子质量是16;(4)标准状况下8.96 L CO、CO2混合气体的物质的量n==0.4 mol,二者的质量和为16.0 g。假设CO、CO2的物质的量分别是x、y,则x+y=0.4 mol;28x+44y=16.0 g,解得x=0.1 mol,y=0.3 mol,根据V=n·Vm可知:气体的体积比等于气体的物质的量的比,故该混合气体中CO与CO2的体积比是0.1 mol∶0.3 mol=1∶3。
13.完成下列问题
(1)2 mol CO2中含有 个C原子。
(2)49 g H2SO4中含有 mol H。
(3)3.01×1022个OH- 的质量为_______g,含有电子的物质的量为 mol。
(4)标准状况下,32 g某气体氧化物RO2的体积为11.2 L,该气体的物质的量为 mol,摩尔质量是 。
(5)等温、等压下,等体积的CO和CO2所含原子个数比为 。
【答案】(1)1.204×1024 (2)1 (3)0.85 0.5 (4)0.5 64g/mol (5)2∶3
【解析】(1)2 mol CO2中含有2 mol C原子,C原子数为2NA=2×6.02×1023=1.204×1024;(2)49 g H2SO4的物质的量为=0.5 mol,含有H原子0.5 mol×2=1 mol;(3)3.01×1022个OH-的物质的量为=0.05 mol,质量为0.05 mol×17 g/mol=0.85 g,含有电子的物质的量为0.05 mol×10=0.5 mol;(4)标准状况下,32 g某气体氧化物RO2的体积为11.2 L,该气体的物质的量为=0.5 mol,摩尔质量为=64 g/mol;(5)等温、等压下,等体积的CO和CO2的物质的量相等,物质的量之比等于分子个数之比,一个一氧化碳分子中含2个原子,一个二氧化碳分子中含3个原子,则所含原子个数比为2∶3。
14.用NA表示阿伏加德罗常数的值,按要求完成下列填空。
(1)0.5 mol H2O中含有 个水分子,含有原子 个。
(2)标准状况下V mLCH4气体所含氢原子a个,则NA= 。
(3)相同条件下等质量的CO和CO2气体的体积之比 ,密度之比 。
(4)酒后驾驶危害极大,根据国家有关规定,车辆驾驶人员血液中的酒精(C2H5OH)含量达到20 mg/100 mL以上时,可判定为饮酒驾驶或醉酒驾驶。请参考宣传图片回答问题(已知:物质的量浓度等于溶液中溶质的物质的量除以溶液的体积——单位是升):
①用物质的量浓度表示酒后驾车判定标准,即饮酒驾驶: 。
②在一次执法过程中,交警部门查到某位机动车驾驶员恰好达到醉酒驾车判定标准,已知成人体内血液总体积平均为5.0 L,则该驾驶员体内血液中累积的酒精物质的量至少是
。
【答案】(1)0.5NA 1.5NA (2) mol-1 (3)11∶7 7∶11 (4)①0.0043 mol/L ②0.087 mol
【解析】(1)1个水分子含有2个H、1个O,0.5mol H2O中含有水分子个数为0.5 mol×NAmol-1=0.5NA,含有原子个数为0.5NA×3=1.5NA;(2)标准状况下V mLCH4气体的物质的量n=== mol,得NA= mol-1;(3)设CO和CO2的质量为m g,根据n(CO)== mol,n(CO2)== mol,相同条件下,体积之比等于物质的量之比∶=11∶7,密度之比等于摩尔质量之比为7∶11;(3)①物质的量浓度单位为mol/L,酒精(C2H5OH)的摩尔质量为46 g/mol,饮酒驾驶20 mg/100 mL转化单位=0.0043 mol·L-1:②醉酒驾驶的酒精(C2H5OH)浓度至少为80 mg/100mL,则5 L血液总体积中含有酒精(C2H5OH)的质量为:80 mg/100 mL×5.0×103 mL=4×103 mg=4 g,酒精物质的量至少是n===0.087 mol。
16.室温下,某容积固定的密闭容器由可移动的活塞隔成A、B两室,向A中充入一定量H2、O2的混合气体,向B中充入1 mol空气,此时活塞的位置如图所示。
(1)A室混合气体的物质的量为 。
(2)实验测得A室混合气体的质量为34 g,A室中含氧气 mol;该混合气体的密度是同温同压时H2密度的 倍。
(3)若将A室H2、O2的混合气体点燃引爆,恢复原温度后,最终活塞停留在 刻度处,容器内气体压强与反应前气体压强之比为 。
【答案】(1)2 mol (2)1 8.5 (3)2 1∶2
【解析】 (1)A、B两室压强与温度相同,气体的物质的量之比等于其气体体积之比,则A室中气体物质的量为1 mol×=2 mol。(2)设A中H2和O2的物质的量分别为x、y,由题意得解得x=y=1 mol;A室中混合气体的平均摩尔质量为=17 g/mol,同温同压下气体的密度之比等于其摩尔质量之比,故该混合气体的密度是同温同压条件下氢气密度的8.5倍。(3)由(2)中知道m(O2)=n(O2)×M(O2)=1 mol×32 g/mol=32 g,m(H2)=n(H2)×M(H2)=1 mol×2 g/mol=2 g,则:
2H2+O22H2O
4 g 32 g
2 g 16 g
可知氧气有剩余,剩余氧气为16 g,n(O2)=0.5 mol,恢复原温度后最终两室中压强相等,体积之比等于其物质的量之比,则A、B两室的体积之比为0.5 mol∶1 mol=1∶2,则活塞停留在2刻度处。B室中空气物质的量不变、温度不变,反应前后压强之比与反应前后体积成反比,则容器内气体压强与反应前气体压强之比为2∶4=1∶2。
1.下列各物质所含的原子总数最多的是( )
A.9 g H2O B.0.5 mol NH3
C.3.01×1023个O2 D.2.24 L N2(标准状况)
【答案】B
【解析】A.9 g H2O的物质的量为0.5 mol,故原子的物质的量为1.5 mol,因此所含的原子总数为1.5NA;
B.0.5 mol NH3所含原子总数为2NA;
C.3.01×1023个O2分子所含原子总数为6.02×1023个,即NA;
D.2.24 L N2(标准状况)物质的量为0.1 mol,故原子的物质的量为0.2 mol,即所含原子总数为0.2NA;故选B。
2.和均是大气污染物,在相同温度和压强下,相同质量的和的关系正确的是( )
A.密度之比为15∶14 B.分子数之比为1∶1
C.原子数之比为15∶14 D.体积之比为14∶15
【答案】C
【解析】A.根据阿伏加德罗定律的推论,相同温度和压强下,气体的密度和摩尔质量成正比,因此、的密度之比为28∶30=14∶15,A错误;
B.相同质量,根据,得物质的量和摩尔质量成反比,因此、的分子数之比=物质的量之比=15∶14,B错误;
C.因每个及分子均由2个原子构成,原子个数之比=分子数之比=15∶14,C正确;
D.同温同压下,体积和物质的量成正比,因此体积之比为15∶14,D错误;故选C。
3.在一定的温度下,用一可自由滑动的隔板将密闭容器分成左右两部分,向两边分别充入等质量的和,隔板处于如图位置。下列说法不正确的是( )
A.左侧充入的气体是
B.左右两侧的体积比是2:1
C.左右两侧的气体密度比是1:2
D.左右两侧的原子个数之比是5:2
【答案】D
【解析】A.在相同条件下,体积之比等于物质的量之比,左侧气体体积较大,所以左侧充入的气体是,A正确;
B.左侧为甲烷,右侧为氧气,和的物质的量之比为2:1,则左右两侧的体积比是2:1,B正确;
C.在相同条件下,密度之比等于摩尔质量之比,所以左右两侧的气体密度比是16:32=1:2,C正确;
D.左侧为甲烷,右侧为氧气,2mol 含有的原子为10NA,1mol 含有的原子为2NA,所以左右两侧的原子个数之比是5:1,D错误;故选D。
4.在相同条件下,向三个相同的如图所示的容器中分别充入等质量的、、三种气体,则容器中三种气体的体积(V)从大到小的顺序是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】在相同条件下,等质量的、、三种气体物质的量为,根据阿伏伽德罗定律,则;故选B。
5.常温常压下,用等质量的CH4、CO2、O2、SO2分别吹出四个气球,其中气体为CH4的是( )
A
B
C
D
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【解析】相同条件下,气体摩尔体积相等,根据V=nVm=知,相同质量时,气体体积与气体摩尔质量成反比,摩尔质量是16g/mol、44g/mol、32g/mol、64g/mol,根据摩尔质量知,CH4体积排在第一位,即D符合题意。答案选D。
6.如图是1mol水由0℃转化成100℃水蒸气时体积的变化。
由图分析下列关于决定物质体积的因素的说法,不正确的是( )
A.物质的体积取决于粒子数目、粒子大小和粒子间距
B.相同条件下,粒子数相同的任何气体都具有相同体积
C.同温同压下,1mol任何物质所占有的体积均相同
D.等质量的H2,压强越小、温度越高,气体所占体积越大
【答案】C
【解析】A.从微观角度来说,物质的体积由粒子数、粒子大小和粒子之间的距离决定,A正确;
B.粒子数相同的气体的物质的量相同,相同条件下体积也相同,B正确;
C.该结论只适用于气态物质,C错误;
D.等质量的H2,压强越小、温度越高,气体分子间的距离越大,则气体体积越大,D正确。
答案选C。
7.内表面光滑的恒温方形容器被可以自由滑动的挡板分隔为左右两部分,向左右两边分别充入如下气体,其中挡板位置正确且两部分密度相等的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A.44gCO2和44gH2的物质的量分别为1mol、22mol,则同温同压下,H2体积是CO2的11倍,A错误;
B.NA个N2分子物质的量为1mol,质量为28g,28g C2H4物质的量为1mol,则同温同压下,两者体积相同,且两者质量均为28g,因此密度相同,B正确;
C.4gHe物质的量为1mol,则同温同压下,2molH2体积是He的2倍,C错误;
D.32gO2和48gO3物质的量均为1mol,则两者体积相同;由于质量不同,则密度不同,D错误;答案选B。
8.标准状况下,22.4L由O2与CO2组成的混合气体质量为35g,下列说法不正确的是( )
A.该混合气体的密度为1.5625g/L B.O2与CO2的质量之比为11:24
C.该混合气体的平均摩尔质量为35g/mol D.O2与CO2的物质的量之比为3:1
【答案】B
【分析】22.4L由O2与CO2组成的混合气体质量为35g,混合气体的物质的量为1mol,则,,解得,,据此回答。
【解析】A.,A正确;
B.O2质量=0.75mol×32g/mol=24g,CO2质量=0.25mol×44g/mol=11g,质量比为24:11,B错误;
C.,C正确;
D.O2与CO2的物质的量比为0.75:0.25=3:1,D正确;故选B。
9.标准状况下,现有①;②个分子;③;④0.4molCl2,对这四种物质的关系有以下表述,其中正确的是( )
A.原子个数 ③>④>②>① B.密度 ②>③>④>①
C.质量 ④>③>②>① D.体积 ④>③>②>①
【答案】C
【分析】①;②;③;
【解析】A.计算各物质原子数:①0.1molCH4含0.5NA原子,②0.2molN2含0.4NA原子,③0.5molCO2含1.5NA原子,④0.4molCl2含0.8NA原子,实际顺序为③>④>①>②,A错误;
B.标况下密度由摩尔质量决定,CH4(16g/mol)、N2(28g/mol)、CO2(44g/mol)、Cl2(71g/mol),正确顺序为④>③>②>①,B错误;
C.结合分析由公式分别计算质量得①1.6g,②5.6g,③22g,④28.4g,顺序为④>③>②>①,C正确;
D.标况下体积与物质的量成正比,物质的量顺序为③(0.5mol)>④(0.4mol)>②(0.2mol)>①(0.1mol),实际体积顺序为③>④>②>①,D错误;故答案选C。
10.三种气体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.原子数目相等的三种气体,质量最大的是Z
B. 相同条件下,同质量的二种气体,气体密度最小的是X
C. 若一定条件下,三种气体体积均为2. 24 L,则它们的物质的量一定均为0.1moI
D. 同温下,体积相同的两容器分别充2gY气体和lgZ气体,则其压强比为2:1
【答案】B
【解析】A项,原子数相等,但不能确定其分子数的关系,即不能确定其物质的量的关系,不能确定其质量的大小,A错误;B项,相同条件下,同质量的气体,摩尔质量越小,其物质的量越大,体积越大,密度越小,故X密度最小,B正确;C项,在一定条件下,三者气体体积均为2.24L,则其物质的量相等,但不一定是0.1摩尔,没有说明是否在标况下,C错误;D项,2gY气体和lgZ气体其物质的量相等,在相同的温度和体积时,其压强也相同,D错误。
11.计算填空:
(1)某双原子分子构成的气体,其摩尔质量为M g/mol,该气体质量为m g,阿伏加德罗常数为NA,则:
①该气体的物质的量为 mol;
②该气体在标准状况下的体积为 L;
③该气体在标准状况下的密度为 g/L;
④该气体所含原子总数为 个;
⑤该气体的一个分子的质量为 g。
(2)如果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是 。
(3)标准状况下,1.6 g某气态氧化物RO2的体积为0.56 L,该气体的摩尔质量是 。
【答案】(1)① ② ③ ④ ⑤ (2)L (3)64 g·mol-1
【解析】(1)双原子分子的物质的量为mol,则在标准状况下的体积为L、密度为==、分子总数为个、原子总数为个、一个分子的质量为g。(2)由分子数可知气体的物质的量为mol,由质量和物质的量可得气体的摩尔质量为g/mol,由摩尔质量和质量可知气体的物质的量为 mol,则cg该气体在标准状况下的体积是L。(3)由气体体积和标况气体摩尔体积可知气态氧化物RO2的物质的量为0.025 mol,由气体质量和物质的量可得气体的摩尔质量是64 g/mol。
12.气体摩尔体积是指在一定温度和压强下,单位物质的量的气体所占的体积。22.4 L·mol-1是标准状况下的气体摩尔体积(Vm)。在不同的温度和压强下,气体摩尔体积的数值也会发生变化。例如,在273℃、101 kPa条件下,Vm约为44.8 L·mol-1。
(1)请判断101 kPa、50℃时的Vm比22.4 L·mol-1 (填“大”或“小”),理由是 。
(2)标准状况下,CO气体的密度为 ,273℃、101 kPa时,67.2 L气体的物质的量为 。
(3)已知KClO3在MnO2催化、101 kPa、210℃时即可分解得到O2;现将73.5 g KClO3在MnO2催化、101 kPa条件下加热至273℃。若完全分解,则可以得到该状况下O2 L。
【答案】(1)大 在压强和物质的量相同的条件下,温度越高,气体体积越大
(2)1.25 g/L 1.5 mol (3)40.32
【解析】(1)101 kPa、50℃时的Vm比22.4 L·mol-1大,理由是在压强和物质的量相同的条件下,温度越高,气体体积越大;(2)标准状况下,CO气体的密度为===1.25 g/L;273℃、101 kPa时,67.2 L气体的物质的量为n===1.5mol;(3)已知KClO3在MnO2催化、101 kPa、210℃时即可分解得到O2;现将73.5 g KClO3在MnO2催化、101 kPa条件下加热至273℃。根据反应2KClO32KCl+3O2↑,若完全分解,则可以得到该状况下O2的体积为××44.8L/mol=40.32L。
13.按要求解答问题
(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。
(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 。
(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。
【答案】(1)64 SO2 (2)64 (3)1.61 36
【解析】(1)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。(2) 。(3)CO燃烧发生反应:2CO+O22CO2,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·V=ρ·22.4 L·mol-1=1.61 g·L-1×22.4 L·mol-1≈36 g·mol-1。
14.现有14.4gCO和CO2的混合气体,在标准状况下其体积为8.96L。
(1)求CO和CO2的物质的量分别是 。
(2)求混合气体中碳原子的个数 (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
【答案】(1)0.2mol;0.2mol (2)0.4NA
【解析】(1)设CO和CO2的物质的量分别为x和y,则28x+44y=14.4,22.4(x+y)=8.96,联立解得x=y=0.2mol,故CO和CO2的物质的量分别是0.2mol;0.2mol;(2)由(1)得CO和CO2的物质的量分别都是0.2mol,则n(C)=n(CO)+n(CO2)=0.4mol,所有混合气体中碳原子的个数为0.4NA。
15.计算并填空:
(1)标准状况下,2.24L NH3 的质量为 g,其中含有氢原子数是 个,含有电子的物质的量是 mol。
(2)含有 0.4 mol Al3+的 Al2(SO4)3 中所含 SO的物质的量是 mol。
(3)22g CO2所含分子数与 g O2相同。
(4)同温同压下,同体积的O2和H2的物质的量之比为 ,原子总数之比为 ,密度之比为 。
【答案】(1)1.7 0.3 1(2)0.6(3)16(4)1:1 1:1 16:1
【解析】(1)标准状况下,2.24LNH3的物质的量为=0.1mol,质量为0.1mol×17g/mol=1.7g,其中含有氢原子数是0.1mol×3NAmol-1=0.3NA,含有电子的物质的量是0.1mol×10=1mol;
(2)含有0.4 mol Al3+的Al2(SO4)3的物质的量为=0.2mol,所含的物质的量是0.2mol×3=0.6mol;
(3)22gCO2的物质的量为=0.5mol,含有0.5mol分子,0.5mol O2的质量为0.5mol×32g/mol=16g;
(4)由阿伏伽德罗定律可知,同温同压下,同体积的O2和H2的物质的量相等,比例为1:1,原子总数之比为1:1,等物质的量的O2和H2的物质之比为32:2=16:1,由于二者体积相等,则密度之比为16:1。
16.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)0.4molNH3分子中所含H原子数与 个H2O分子中所含H原子数相等。
(2)11.2L(标况)CO与一定量的CuO恰好完全反应,生成Cu的质量为 g。
(3)某气体氧化物的化学式为RO2,在标准状况下,1.28g该氧化物的体积为448mL,则该氧化物的摩尔质量为 g/mol。
(4)标准状况下,NH3与CH4组成的混合气体的平均密度为0.75g/L,NH3的体积分数为 。
【答案】(1)0.6NA(2)32(3)64(4)80%或0.8或
【解析】(1)0.4molNH3分子中所含H原子物质的量为0.4mol×3=1.2mol,含有1.2molH原子的H2O分子的物质的量为0.6mol,H2O分子的个数为0.6NA;
(2)CO与CuO反应的化学方程式为:CO+CuOCu+CO2,标准状况下11.2LCO的物质的量为:=0.5mol,与一定量的CuO恰好完全反应,生成Cu的物质的量为0.5mol,Cu的质量为0.5mol×64g/mol=32g;
(3)某气体氧化物的化学式为RO2,在标准状况下,1.28g该氧化物的体积为448mL,其物质的量为:=0.02mol,则该氧化物的摩尔质量为:=64g/mol;
(4)标准状况下,NH3与CH4组成的混合气体的平均密度为0.75g/L,设NH3与CH4的物质的量分别为a、bmol,则:0.75g/L=,解得a∶b=4∶1,相同条件下,气体的体积之比等于其物质的量之比,则NH3与CH4的体积之比为4∶1,NH3的体积分数为80%或0.8或。
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