内容正文:
第6讲 物质的量 气体摩尔体积
考点一 物质的量 气体摩尔体积
1.下列关于NH3的叙述正确的是 ( )
A.NH3的摩尔质量是17 g
B.1 mol NH3含有氢原子数约为6.02×1023
C.17 g NH3的物质的量是1 mol
D.1 g NH3中含有的电子数为17 mol
2.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关系比较,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
3.设NA为阿伏伽德罗常数的值,如果a g某气态双原子分子的分子数为p,则b g该气体在标准状况下的体积V(L)是 ( )
A. B.
C. D.
4.[2025·湖北十一校联考] NA为阿伏伽德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
A.标准状况下,11.2 L NH3与11.2 L HF均含有5NA个质子
B.常温下,1 L pH=9的CH3COONa溶液中,水电离出的OH-数目为10-9NA
C.5.8 g丁烷充分裂解,生成物中乙烷的分子数为0.1NA
D.4.4 g C2H4O中含有σ键数目最多为0.7NA
5.[2025·河南五市联考] 设NA为阿伏伽德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.常温常压下,11.2 L CO2分子中含氧原子数目大于NA
B.15 g乙烯和20 g丙烯的混合气体中含有C—H共价键的数目为5NA
C.电解精炼粗铜的过程中,阳极质量减轻32 g时转移的电子数为NA
D.常温下,pH=2的稀硫酸中,所含的H+总数为0.01NA
6.[2025·东北三省四市教研联合体一模] 利用生石灰和过量焦炭制备乙炔的一种流程如图所示。设NA为阿伏伽德罗常数的值,下列说法错误的是 ( )
A.反应①每生成1 mol CaC2,转移电子数目为4NA
B.1 mol CaC2中含有的离子数为2NA
C.反应②中,每生成1 mol C2H2,消耗的H2O分子数为2NA
D.标准状况下,11.2 L C2H2中含有π键数为NA
考点二 阿伏伽德罗定律及其推论的应用
7.[2025·辽宁名校联盟联考] 关于同温、同压下等体积的N2O(气体)和CO2的叙述:①质量相同;②密度相等;③所含分子数相等,其中正确的是( )
A.只有①② B.只有①③
C.只有③ D.①②③
8.常温下,某氮的气态氧化物15.6 L与过量的氢气混合,在一定条件下反应,使之生成液态水和无污染的气体单质。恢复到原状态,反应后气体体积比反应前气体体积减小了46.8 L,则该氮的气态氧化物的化学式为 ( )
A.N2O3 B.NO2
C.NO D.N2O
9.[2024·福建漳州质检] 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)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中两种气体的体积比为1∶1
10.[2025·河北邢台模拟] 处于室温时,两个容积相同的烧瓶中分别盛有M和N两种气体(同温同压),打开弹簧夹A,使两烧瓶内的气体充分混合后,容器内的压强由大到小的顺序是 ( )
编号
①
②
③
④
气体M
H2S
H2
NH3
NO
气体N
SO2
Cl2
HCl
O2
A.②④①③ B.①②③④
C.④①②③ D.①④③②
11.三种气体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,相同质量的三种气体,气体密度最小的是X
C.若一定条件下,三种气体的体积均为2.24 L,则它们的物质的量一定均为0.1 mol
D.同温下,体积相同的两容器分别充入1 g Y气体和2 g Z气体,则其压强比为1∶2
12.[2025·东北三省一区质检] 如图所示为硫元素在自然界中的循环示意图。设NA为阿伏伽德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
A.32 g S8分子中含有的质子数为20NA
B.标准状况下,2.24 L SO3中分子的数目为0.1NA
C.pH=1的H2SO4溶液与足量的Zn反应产生的氢气分子数目为0.05NA
D.1 mol NaHSO4晶体中含有的离子总数目为2NA
13.[2025·辽宁大连双基测试] 黄铁矿的主要成分是FeS2,在空气中会被缓慢氧化,氧化过程如图所示。设NA为阿伏伽德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
A.120 g FeS2含有S2-的个数为2NA
B.25 ℃和101 kPa下,22.4 L O2含有的质子数约为16NA
C.发生反应a时,0.5 mol FeS2转移的电子数为7NA
D.0.1 mol FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1 NA
14.合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分为FeO、Fe2O3。
(1)某FeO、Fe2O3混合物中,铁、氧原子的物质的量之比为4∶5,其中Fe2+与Fe3+物质的量之比为 。
(2)当催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2时,其催化剂活性最高,此时混合物中铁的质量分数约为 %。(计算结果保留整数)
(3)为制得这种活性最高的催化剂,理论上应向480 g Fe2O3粉末加入炭粉的质量为
,生成实验条件下CO2的体积为 (假设此实验条件下,气体摩尔体积为24 L·mol-1)。
15.[2025·河南名校联盟模拟] 如图所示,一密闭容器被无摩擦、可滑动的两隔板a和b分成甲、乙两室。标准状况下,在乙室中充入0.6 mol HCl,甲室中充入NH3、H2的混合气体,静止时隔板位置如图。已知甲、乙两室中气体的质量之差为10.9 g。
(1)甲室中气体的物质的量为 mol。
(2)甲室中气体的质量为 g。
(3)甲室中NH3、H2的平均相对分子质量为 。
(4)经过查资料知道HCl+NH3NH4Cl(NH4Cl常温下是固体),如果将隔板a去掉,当HCl与NH3完全反应后,隔板b将静置于刻度“ ”处(填数字)。
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第6讲 物质的量 气体摩尔体积
1.C [解析] 摩尔质量的单位为g·mol-1,A错误;1 mol NH3中含有3 mol H原子,H原子数目约为3×6.02×1023,共1.806×1024,B错误;n(NH3)==1 mol,C正确;n(NH3)== mol,1个NH3中含有10个电子,1 g NH3共含有电子数 mol×10= mol,D错误。
2.D [解析] 计算各物质的物质的量分别为①n===0.3 mol、②n===
0.5 mol、③n===0.2 mol;根据m=nM知,甲烷质量为0.3 mol×16 g·mol-1=4.8 g,HCl的质量为
0.5 mol×36.5 g·mol-1=18.25 g,氨的质量为3.4 g,故质量:③<①<②,A错误;甲烷中n(H)=0.3 mol×4=1.2 mol,HCl中n(H)=0.5 mol,氨中n(H)=0.2 mol×3=0.6 mol,故H原子数目:②<③<①,B错误;根据V=nVm知,相同条件下体积之比等于物质的量之比,故体积:③<①<②,C错误;根据ρ=知,相同条件下,密度之比等于摩尔质量之比,故密度:①<③<②,D正确。
3.D [解析] a g该气态双原子分子的物质的量为 mol,摩尔质量为= g·mol-1,则b g该气体在标准状况下的体积为×22.4 L·mol-1= L,D正确。
4.D [解析] 标准状况下,HF为液体,故不能计算其物质的量,A错误;醋酸钠为强碱弱酸盐,促进水的电离,故水电离出的OH-数目为10-5NA,B错误;5.8 g丁烷的物质的量为0.1 mol,但丁烷可能发生裂解生成乙烷和乙烯,也可能发生裂解生成甲烷和丙烯,故不能确定充分裂解生成乙烷的分子数,C错误;C2H4O中含σ键最多的结构是环氧乙烷,4.4 g C2H4O的物质的量为0.1 mol,故最多含0.7NA个σ键,D正确。
5.B [解析] 常温常压下气体摩尔体积大于22.4 L·mol-1,则11.2 L CO2的物质的量小于0.5 mol,每个CO2分子含2个氧原子,则氧原子数目小于NA,A错误;乙烯和丙烯的最简式均为CH2,15 g乙烯和20 g丙烯的混合气体中含有CH2的物质的量为n==2.5 mol,则含C—H数目为 5NA,B正确;电解精炼时,阳极放电的不仅是Cu,还有比铜活泼的杂质金属,阳极质量减轻32 g时,实际转移的电子数无法确定,C错误;pH=2的稀硫酸中H+浓度为0.01 mol·L-1,但题目未给出溶液体积,无法确定H+总数,D错误。
6.A [解析] 反应①的化学方程式为CaO+3CCaC2+CO↑,其中C→CaC2时,C化合价由0价降低到-1价,C→CO时,C化合价由0价升高到+2价,故每生成1 mol CaC2,有2 mol C由0价降低到-1价,转移电子数目为2NA,A错误;CaC2中含有Ca2+和离子,1 mol CaC2中含有的离子数为2NA,B正确;反应②的化学方程式为CaC2+2H2OCH≡CH↑+Ca(OH)2,每生成1 mol C2H2,消耗的H2O分子数为2NA,C正确;C2H2的结构简式为CH≡CH,1个碳碳三键中有2个π键,标准状况下,11.2 L C2H2(即0.5 mol)中含有π键数为NA,D正确。
7.D [解析] 由阿伏伽德罗定律知,同温、同压下等体积的N2O和CO2的物质的量相等、所含分子数相等,N2O和CO2的摩尔质量都为44 g·mol-1,则同温、同压下等体积的N2O和CO2的质量相等、密度相等,D正确。
8.A [解析] 设该氮的氧化物的化学式为N2Ox,则与氢气反应的化学方程式为N2Ox+xH2N2+xH2O(l),相同条件下参加反应的气体的体积之比等于其物质的量之比,也等于其化学计量数之比,可得:
N2Ox ~ ΔV
1 x
15.6 L 46.8 L
则=,解得x=3,所以该氮的氧化物的化学式为N2O3,故选A。
9.C [解析] NH4N3中N的N元素的化合价为-3价,中N元素的化合价为-价,A正确;生成的两种气体为N2和H2,两种气体的物质的量相等,则其质量比等于摩尔质量之比,即=14∶1,B正确;分解产物质量为28 g,两种气体的物质的量相等,设两种气体的物质的量均为x mol,则a的平均摩尔质量为=15 g·mol-1,C错误;同温同压下,气体体积与物质的量成正比,则两种气体的体积比为1∶1,D正确。
10.A [解析] ①发生反应:2H2S+SO23S↓+2H2O,②室温下H2和Cl2不发生反应,③发生反应:
NH3+HClNH4Cl(s),④发生反应:2NO+O22NO2,设两烧瓶中气体的总物质的量为2 mol,由上述反应可知,①中反应后有0.5 mol气体,②中有2 mol气体,③中反应后无气体,④中反应后有1.5 mol气体(0.5 mol O2、
1 mol NO2),若考虑2NO2N2O4,则④中反应后气体的物质的量介于1 mol~1.5 mol之间,故容器内压强由大到小的顺序为②④①③,A正确。
11.B [解析] 原子数相等,但不能确定每种分子含有原子数的关系,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;由公式ρ=知相同条件下,气体摩尔质量越小,其密度越小,故X的密度最小,B正确;在一定条件下,三种气体的体积均为2.24 L,则其物质的量相等,但不一定是0.1 mol,因为没有说明是否在标准状况下,C错误;1 g Y气体和2 g Z气体的物质的量相等,在相同的温度和体积下,其压强也相同,D错误。
12.D [解析] S8分子由S原子构成,1个S原子含有16个质子,故32 g S8分子中含有的质子数为×16×NA mol-1=16NA,A错误;标准状况下,SO3为固体,不能由标准状况下气体摩尔体积的数值计算物质的量,B错误;pH=1的H2SO4溶液中c(H+)为0.1 mol·L-1,溶液只有浓度没有体积,不能求H+的数目,故无法求氢气分子数目,C错误;1 mol NaHSO4晶体中含有1 mol Na+和1 mol HS,则晶体中含有的离子总数为2NA,D正确。
13.C [解析] FeS2由Fe2+和构成,并不存在S2-,A错误;25 ℃和101 kPa不是标准状况,不能使用Vm=22.4 L·mol-1来计算O2的物质的量,也就无法确定质子数,B错误;反应a中FeS2转化为Fe2+和S,FeS2中Fe元素为+2价,S元素为-1价,1 mol FeS2被氧化时,Fe元素化合价不变,S元素由-1价升到+6价,S原子转移电子数为14NA,那么0.5 mol FeS2转移的电子数为7NA,C正确;胶体粒子是多个Fe(OH)3的集合体,0.1 mol FeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数小于0.1NA,D错误。
14.(1)1∶1 (2)72 (3)6 g 12 L
[解析] (1)设FeO、Fe2O3分别为x mol、y mol,根据铁、氧原子物质的量之比得:(x+2y)∶(x+3y)=4∶5,x∶y=
2∶1,Fe2+与Fe3+物质的量之比为x∶2y=1∶1。(2)根据催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2,可推知,FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1,混合物中铁的质量分数为×100%≈72%。(3)由于催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2时,其催化剂活性最高,此时反应后的混合物中,FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1,原料480 g Fe2O3的物质的量为3 mol,Fe2O3~2FeO,原料中必须有的Fe2O3参加反应,即1 mol Fe2O3参加反应,理论上要有0.5 mol C反应,即6 g C,生成CO2为0.5 mol,在该条件下体积为12 L。
15.(1)1 (2)11 (3)11 (4)2
[解析] (1)同温同压下,气体的物质的量之比等于其体积之比,由图可知甲室中气体的物质的量为=1 mol。(2)乙室中HCl气体的质量为0.6 mol×36.5 g·mol-1=21.9 g,则甲室中气体的质量为21.9 g-10.9 g=11 g。(3)甲室中气体的物质的量为1 mol,质量为11 g,平均摩尔质量为11 g·mol-1,则甲室中NH3、H2的平均相对分子质量为11。(4)设甲室中氨气的物质的量为x,氢气的物质的量为y,根据其物质的量、质量列方程组为x+y=1 mol,17 g·mol-1×x+2 g·mol-1×y=11 g,可得x=0.6 mol、y=0.4 mol;如果将隔板a去掉,0.6 mol HCl与0.6 mol NH3恰好完全反应生成氯化铵固体,剩余H2的物质的量为0.4 mol,同温同压下,气体的体积之比等于其物质的量之比,故隔板b将会左移至刻度“2”处。
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