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高中化学第二单元 物质的化学计量第2课时练习
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这是一份高中化学第二单元 物质的化学计量第2课时练习，共10页。试卷主要包含了下列说法正确的是，4 L·ml-1，5 ml ,其体积为11，在标准状况下,11，下列说法不正确的是，在标准状况下,①6等内容，欢迎下载使用。
第2课时 气体摩尔体积
课后篇素养形成
合格考达标练
1.下列说法正确的是( )
A.1 mol 固体或液体的体积主要由微粒间距离决定
B.1 mol 气体的体积主要由微粒的大小决定
C.O2的气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1
D.气体微粒间的距离受温度、压强影响大,固体或液体微粒间的距离受温度、压强影响小
答案D
解析物质三态中,气体分子之间的间隔最大,固体或液体中粒子间隔较小,故1 mol 固体或液体的体积主要由粒子的大小决定,A错误;气体的体积受分子数目、分子之间距离及粒子大小影响,相同条件下气体分子间的距离远大于粒子的大小,则气体的体积大小受分子数目与分子之间距离的影响,因此在相同条件下1 mol 气体的体积主要由分子间距离决定,B错误;温度、压强未知,气体的摩尔体积不确定,在标准状况下O2的摩尔体积约为22.4 L·mol-1,C错误;物质三态中气体分子之间的间隔最大,固体或液体中粒子间隔较小,因此气体微粒间的距离受温度、压强影响大,固体或液体微粒间的距离受温度、压强影响小,D正确。
2.下列关于气体摩尔体积的说法正确的是( )
A.标准状况下,1 mol 水的体积是22.4 L
B.22 g二氧化碳的物质的量是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22.4 L·mol-1
D.标准状况下,1 mol 任何气体的体积都约是22.4 L
答案D
解析标准状况下,水不是气体,1 mol 水的体积不是22.4 L,A项与题意不符;22 g二氧化碳的物质的量是0.5 mol ,在标准状况下的体积为11.2 L,B项与题意不符;任何状态下的气体都有气体摩尔体积,标准状况下的气体摩尔体积是22.4 L·mol-1,根据气体体积与温度、压强的相互关系,其他条件下的气体摩尔体积也可能是22.4 L·mol-1,C项与题意不符;标准状况下,气体的摩尔体积为22.4 L·mol-1,则1 mol 任何气体的体积都约是22.4 L,D项符合题目要求。
3.常温常压下的下列各组物质,分子数一定相同的是( )
A.14 g N2和32 g O2
B.34 g NH3和4 g H2
C.2 L CO2和2 L H2O
D.11.2 L O2和0.5 mol O2
答案B
解析由n=mM=VVm=NNA可知,气体的分子数相等,则气体的物质的量或在相同条件下的体积相等。n(N2)=14 g28 g·mol-1=0.5 mol ,n(O2)=32 g32 g·mol-1=1 mol,二者物质的量不同,则分子数不同,A错误;n(NH3)=34 g17 g·mol-1=2 mol ,n(H2)=4 g2 g·mol-1=2 mol ,二者物质的量相同,则气体的分子数相同,B正确;常温常压下,CO2为气体,H2O为液体,二者体积相等时,其物质的量不同,分子数不同,C错误;由于未说明是标准状况,故11.2 L O2不一定是0.5 mol ,故D项错误。
4.同温同压下,等质量的SO2和CO2相比较,下列叙述中正确的是( )
A.物质的量之比为1∶1 B.分子数之比为16∶11
C.体积之比为1∶1 D.体积之比为11∶16
答案D
解析二者物质的量之比为m64∶m44=11∶16,A错误;分子数之比等于物质的量之比等于11∶16,B错误;同温同压下,二者体积之比等于物质的量之比,为11∶16,C错误,D正确。
5.下图表示1 g O2与1 g X气体在相同容积的密闭容器中压强(p)与温度(T)的关系,则X气体可能是( )
A.N2 B.CH4 C.CO2 D.NO
答案C
解析体积相同、温度相同时,气体压强与物质的量成正比,根据图像知,相同温度下,氧气压强大于X气体,说明氧气的物质的量大,根据n=mM知,质量相同时,物质的量与摩尔质量成反比,1 g氧气的物质的量大于1 g X的物质的量,则氧气的摩尔质量小于X,C项符合题意。
6.在标准状况下,11.2 L某气体的质量是16 g,该气体可能是( )
A.O2 B.N2 C.H2 D.CO2
答案A
解析根据n=VVm=mM,11.2 L22.4 L·mol-1=16 gM,解得M=32 g·mol-1,A项正确。
7.下列说法不正确的是( )
A.温度相同、体积相同的O2和N2的分子数相同
B.等温等压下,SO2气体与CO2气体的密度之比等于16∶11
C.温度和容积相同的两气罐中,分别盛有5 mol O2和2 mol N2,两容器中气体的压强之比等于5∶2
D.等温等压条件下,5 mol O2和2 mol H2的体积之比等于5∶2
答案A
解析压强没有确定的情况下,温度相同、体积相同的O2和N2的分子数不一定相同,A错误;等温等压条件下,SO2气体与CO2气体的密度之比等于其相对分子质量之比,为64∶44=16∶11,B正确;温度和容积相同的两气罐中的压强之比等于气体物质的量之比,即为5∶2,C正确;等温等压条件下,两气体的体积之比等于气体物质的量之比,即为5∶2,D正确。
8.室温下,在一定容积的容器中加入1.5 mol 氙气(Xe)和7.5 mol 氟气(F2),于400 ℃和2 633 kPa压强下加热数小时,然后迅速恢复至室温,容器内除得到一种无色晶体外,还余下4.5 mol 氟气,下列说法正确的是( )
A.稀有气体易发生化学反应
B.起始加入的氙气和氟气所含原子数之比为1∶5
C.所得无色晶体中,氙与氟的原子个数之比是1∶4
D.反应前和恢复至室温后容器内气体压强之比为3∶2
答案C
解析氙气(Xe)和氟气(F2)在400 ℃和2 633 kPa压强下加热数小时发生反应,可知稀有气体难发生化学反应,A错误;起始加入的氙气和氟气所含原子数之比为1.5mol7.5mol×2=1∶10,B错误;1.5 mol 氙气(Xe)和3 mol 氟气(F2)恰好完全反应生成无色晶体,晶体中氙与氟的原子个数之比是1.5mol3mol×2=1∶4,C正确;同温、同体积条件下,气体的压强之比等于物质的量之比,故反应前和恢复至室温后容器内气体压强之比为1.5mol+7.5mol4.5mol=2∶1,D错误。
9.(1)在标准状况下,①6.72 L CH4 ②3.01×1023个HCl分子 ③13.6 g H2S ④0.2 mol NH3,下列对这四种气体从大到小的关系表达正确的是 。
a.体积②>①>③>④
b.密度②>③>④>①
c.质量②>①>③>④
d.氢原子个数①>③>④>②
(2)在标准状况下,CO和CO2的混合气体39.2 L,质量为61 g。则其中CO2为 mol,CO的体积百分数为 (保留一位小数),混合气体的摩尔质量为 (保留一位小数)。
(3)某混合气体中各气体的质量分数为:O2 32%,N2 28%,CO2 22%,CH4 16%,H2 2%,则此混合气体的平均摩尔质量为 (保留两位小数)。
答案(1)bd (2)0.75 57.1% 34.9 g·mol-1
(3)22.22 g·mol-1
解析(1)①标准状况下6.72 L CH4的物质的量为6.72 L22.4 L·mol-1=0.3 mol ,②3.01×1023个HCl分子的物质的量为0.5 mol ,③13.6 g H2S的物质的量为13.6 g34 g·mol-1=0.4 mol ,④0.2 mol NH3。相同条件下,气体的体积之比等于其物质的量之比,所以气体体积②>③>①>④,a错误;各物质的摩尔质量:①CH4为16 g·mol-1,②HCl为36.5 g·mol-1,③H2S为34 g·mol-1,④NH3为17 g·mol-1,相同条件下,气体密度之比等于其摩尔质量之比,所以密度②>③>④>①,b正确;各物质的质量分别为①CH4为0.3 mol ×16 g·mol-1=4.8 g,②HCl为0.5 mol ×36.5 g·mol-1=18.25 g,③H2S为13.6 g,④NH3为0.2 mol ×17 g·mol-1=3.4 g,所以质量②>③>①>④,c错误;各物质中H原子的物质的量:①CH4为0.3 mol ×4=1.2 mol,②HCl为0.5 mol,③H2S为0.4 mol ×2=0.8 mol,④NH3为0.2 mol ×3=0.6 mol ,所以氢原子个数①>③>④>②,d正确。(2)混合气体物质的量总和为:39.2 L22.4 L·mol-1=1.75 mol ,设CO和CO2的物质的量分别为x、y,则:x+y=1.75 mol,28 g·mol-1x+44 g·mol-1y=61 g,解得x=1 mol,y=0.75 mol;CO的体积分数=1mol1.75mol×100%=57.1%,混合气体的平均摩尔质量为:61 g1.75mol =34.9 g·mol-1。(3)设气体总质量为100 g,则m(O2)=32 g,m(N2)=28 g,m(CO2)=22 g,m(CH4)=16 g,m(H2)=2 g,n(O2)=32 g32 g·mol-1=1 mol ,n(N2)=28 g28 g·mol-1=1 mol ,n(CO2)=22 g44 g·mol-1=0.5 mol,n(CH4)=16 g16 g·mol-1=1 mol,n(H2)=2 g2 g·mol-1=1 mol,则平均摩尔质量=100 g(1+1+0.5+1+1)mol=22.22 g·mol-1。
等级考提升练
10.设NA为阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是( )
A.含有NA个氦原子的氦气在标准状况下的体积约为11.2 L
B.1.7 g H2O2中含有的电子数为0.9NA
C.常温下,11.2 L甲烷气体含有甲烷分子数为0.5NA
D.标准状况下,33.6 L水中含有9.03×1023个水分子
答案B
解析氦气为单原子分子,原子数目与分子数目相等,则含有NA个氦原子的氦气为1 mol ,在标准状况下的体积约为22.4 L,A项与题意不符;双氧水的摩尔质量为34 g·mol-1,1.7 g H2O2为0.05 mol ,含有的电子数为0.9NA,B项符合题意;常温下,气体摩尔体积大于22.4 L·mol-1,11.2 L甲烷的物质的量小于0.5 mol ,含有甲烷分子数小于0.5NA,C项与题意不符;标准状况下水不是气体,不能用气体摩尔体积计算其物质的量,D项与题意不符。
11.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-1
⑥标准状况下,体积相同的气体所含的分子数相同
A.①③⑤ B.④⑥
C.②④⑥ D.①④⑥
答案B
解析①该物质在标准状况下不一定是气体;②没有限定处于标准状况下,0.5 mol H2所占体积不一定为11.2 L;③标准状况下, H2O不是气体;⑤各种气体的气体摩尔体积在标准状况下都约为22.4 L·mol-1。④⑥说法正确。
12.由CO2、H2、CO组成的混合气体在同温同压下与氮气的密度相同,则该混合气体中CO2、H2、CO的体积比可能是( )
A.29∶8∶20 B.26∶17∶15
C.13∶8∶29 D.13∶16∶5
答案C
解析由于CO和氮气的相对分子质量相等,所以二者的密度也是相等的,因此只要满足CO2和氢气的平均相对分子质量为28即可。计算可知二者的物质的量之比是13∶8,即CO2与H2的体积之比为13∶8,C项符合题目要求。
13.2 mol 固体A在一定温度下完全分解,产物都是气体。分解反应式为2AB+2C+3D,若测得生成的混合气体与同温同压下氢气密度的比值为15,则固体A的摩尔质量为( )
A.30 g·mol-1
B.45 g·mol-1
C.90 g·mol-1
D.氢气密度未知,无法求得
答案C
解析同温同压条件下,气体的密度之比等于相对分子质量之比。测得生成的混合气体的密度在相同条件下是氢气的15倍,则混合气体的平均摩尔质量是氢气的15倍,即混合气体的平均摩尔质量为:2 g·mol-1×15=30 g·mol-1。反应前A的物质的量是反应后气体物质的量的13,根据质量守恒定律,A的摩尔质量为30 g·mol-1×3=90 g·mol-1,C正确。
14.在下列条件下,两瓶气体所含的原子数一定相等的是( )
A.具有同压强、同温度的N2O和CO2
B.具有同温度、同体积的CO和N2
C.具有同体积、同密度的SO2和NO2
D.具有同质量、不同密度的O2和O3
答案D
解析同压强、同温度的N2O和CO2物质的量不一定相同,故A项错误;同温度、同体积的CO和N2,在压强相同时物质的量相同,由于缺少同压条件,故B错误;同体积、同密度的SO2和NO2的质量相同,但二者的摩尔质量不同,所以物质的量不同,所含原子数不同,C错误;同质量、不同密度的O2和O3中所含的O原子数相同,D项正确。
15.CO和H2的混合气体V L,完全燃烧时用去同温同压下的O2 V2 L,则混合气体中CO和H2的体积比是( )
A.1∶1 B.1∶3
C.2∶1 D.任意比
答案D
解析根据反应的化学方程式:2CO+O22CO2、2H2+O22H2O可知,CO、H2与氧气反应时物质的量之比均为2∶1,同温同压条件下,气体的体积之比等于其物质的量之比,故无论两气体按什么体积比混合,CO和H2的混合气体V L完全燃烧时,用去同温同压下的O2都是V2 L,D正确。
16.一定温度和压强下,30 L某种气态纯净物质中含有6.02×1023个分子,这些分子由1.204×1024个原子组成,下列说法错误的是( )
A.每个该气体分子含有2个原子
B.该温度和压强可能是标准状况
C.标准状况下该纯净物若为气态,这些气体的体积约是22.4 L
D.若O2在该条件下为气态,则1 mol O2在该条件下的体积也为30 L
答案B
解析6.02×1023个分子的物质的量为1 mol ,这些分子由1.204×1024个原子组成,则1个该气体分子中含有2个原子,A正确;标准状况下该纯净物若为气态,由于其物质的量为1 mol ,故其体积约是22.4 L,而1 mol 该气体在题述条件下的体积为30 L,则不是标准状况,B错误,C正确;同温、同压、同物质的量的气体所占体积相同,若O2在该条件下为气态,则1 mol O2在该条件下的体积也为30 L,D正确。
17.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与O2的混合气体,向B中充入1 mol 空气(各成分物质的量之和为1 mol),此时活塞的位置如图所示:
(1)A室混合气体的物质的量为 ,所含分子总数约为 。
(2)实验测得A室混合气体的质量为34 g,则该混合气体的密度是同温同压条件下氦气密度的 倍。
(3)若将A室H2、O2的混合气体点燃引爆,恢复至原温度后,最终活塞停留的位置在 刻度,容器内气体压强与反应前气体压强之比为 。
答案(1)2 mol 1.204×1024 (2)4.25 (3)2 1∶2
解析(1)相同条件下,气体的体积之比等于其物质的量之比,1 mol 空气占容器总容积的13,空气和H2、O2混合气体的体积之比为1∶2,则其物质的量之比为1∶2,所以混合气体的物质的量为2 mol ,所含分子总数约为2×6.02×1023=1.204×1024。(2)设H2的物质的量为x,O2的物质的量为y,则有关系式:x+y=2 mol,2 g·mol-1x+32 g·mol-1 y=34 g,联立方程解得,x=1 mol 、y=1 mol ,该混合气体的平均摩尔质量=34 g2mol=17 g·mol-1,由同温同压条件下气体的密度之比等于其摩尔质量之比可知,该混合气体的密度是同温同压条件下氦气密度的174=4.25倍。(3)若将A室H2、O2的混合气体点燃引爆,由化学方程式可知氧气有剩余,剩余氧气为1 mol -1 mol ×12=0.5 mol,恢复至原温度后最终两室中压强相等,根据气体体积之比等于物质的量之比,则A、B两室的体积之比为0.5 mol∶1 mol =1∶2,则活塞停留在刻度2处;A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气体体积成反比,则容器内气体压强与反应前气体压强之比为2∶4=1∶2。
新情境创新练
18.如图所示,两个连通容器用活塞分开,左右两室(体积相同)各充入一定量NO和O2,且恰好使两容器内气体密度相同。打开活塞,使NO与O2充分反应(已知反应的化学方程式为2NO+O22NO2,假设装置中不存在其他化学反应)。
(1)开始时左右两室分子数 (填“相同”或“不相同”)。
(2)反应前后NO室压强 (填“增大”或“减小”)。
(3)最终容器内密度与原来 (填“相同”或“不相同”)。
答案(1)不相同 (2)减小 (3)相同
解析(1)开始时左右两室中气体体积相同,气体密度相同,所以气体质量相同,由于一氧化氮和氧气的摩尔质量不同,故气体物质的量不同,分子数不同。(2)一氧化氮和氧气发生的反应为2NO+O22NO2,反应导致气体物质的量减小,故反应后气体压强减小。(3)化学反应遵循质量守恒定律,即反应前后气体质量不变,容器容积也不变,根据ρ=mV可知,容器内气体总密度不变,与原来相同。
第2课时 气体摩尔体积
课后篇素养形成
合格考达标练
1.下列说法正确的是( )
A.1 mol 固体或液体的体积主要由微粒间距离决定
B.1 mol 气体的体积主要由微粒的大小决定
C.O2的气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1
D.气体微粒间的距离受温度、压强影响大,固体或液体微粒间的距离受温度、压强影响小
答案D
解析物质三态中,气体分子之间的间隔最大,固体或液体中粒子间隔较小,故1 mol 固体或液体的体积主要由粒子的大小决定,A错误;气体的体积受分子数目、分子之间距离及粒子大小影响,相同条件下气体分子间的距离远大于粒子的大小,则气体的体积大小受分子数目与分子之间距离的影响,因此在相同条件下1 mol 气体的体积主要由分子间距离决定,B错误;温度、压强未知,气体的摩尔体积不确定,在标准状况下O2的摩尔体积约为22.4 L·mol-1,C错误;物质三态中气体分子之间的间隔最大,固体或液体中粒子间隔较小,因此气体微粒间的距离受温度、压强影响大,固体或液体微粒间的距离受温度、压强影响小,D正确。
2.下列关于气体摩尔体积的说法正确的是( )
A.标准状况下,1 mol 水的体积是22.4 L
B.22 g二氧化碳的物质的量是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22.4 L·mol-1
D.标准状况下,1 mol 任何气体的体积都约是22.4 L
答案D
解析标准状况下,水不是气体,1 mol 水的体积不是22.4 L,A项与题意不符;22 g二氧化碳的物质的量是0.5 mol ,在标准状况下的体积为11.2 L,B项与题意不符;任何状态下的气体都有气体摩尔体积,标准状况下的气体摩尔体积是22.4 L·mol-1,根据气体体积与温度、压强的相互关系,其他条件下的气体摩尔体积也可能是22.4 L·mol-1,C项与题意不符;标准状况下,气体的摩尔体积为22.4 L·mol-1,则1 mol 任何气体的体积都约是22.4 L,D项符合题目要求。
3.常温常压下的下列各组物质,分子数一定相同的是( )
A.14 g N2和32 g O2
B.34 g NH3和4 g H2
C.2 L CO2和2 L H2O
D.11.2 L O2和0.5 mol O2
答案B
解析由n=mM=VVm=NNA可知,气体的分子数相等,则气体的物质的量或在相同条件下的体积相等。n(N2)=14 g28 g·mol-1=0.5 mol ,n(O2)=32 g32 g·mol-1=1 mol,二者物质的量不同,则分子数不同,A错误;n(NH3)=34 g17 g·mol-1=2 mol ,n(H2)=4 g2 g·mol-1=2 mol ,二者物质的量相同,则气体的分子数相同,B正确;常温常压下,CO2为气体,H2O为液体,二者体积相等时,其物质的量不同,分子数不同,C错误;由于未说明是标准状况,故11.2 L O2不一定是0.5 mol ,故D项错误。
4.同温同压下,等质量的SO2和CO2相比较,下列叙述中正确的是( )
A.物质的量之比为1∶1 B.分子数之比为16∶11
C.体积之比为1∶1 D.体积之比为11∶16
答案D
解析二者物质的量之比为m64∶m44=11∶16,A错误;分子数之比等于物质的量之比等于11∶16,B错误;同温同压下,二者体积之比等于物质的量之比,为11∶16,C错误,D正确。
5.下图表示1 g O2与1 g X气体在相同容积的密闭容器中压强(p)与温度(T)的关系,则X气体可能是( )
A.N2 B.CH4 C.CO2 D.NO
答案C
解析体积相同、温度相同时,气体压强与物质的量成正比,根据图像知,相同温度下,氧气压强大于X气体,说明氧气的物质的量大,根据n=mM知,质量相同时,物质的量与摩尔质量成反比,1 g氧气的物质的量大于1 g X的物质的量,则氧气的摩尔质量小于X,C项符合题意。
6.在标准状况下,11.2 L某气体的质量是16 g,该气体可能是( )
A.O2 B.N2 C.H2 D.CO2
答案A
解析根据n=VVm=mM,11.2 L22.4 L·mol-1=16 gM,解得M=32 g·mol-1,A项正确。
7.下列说法不正确的是( )
A.温度相同、体积相同的O2和N2的分子数相同
B.等温等压下,SO2气体与CO2气体的密度之比等于16∶11
C.温度和容积相同的两气罐中,分别盛有5 mol O2和2 mol N2,两容器中气体的压强之比等于5∶2
D.等温等压条件下,5 mol O2和2 mol H2的体积之比等于5∶2
答案A
解析压强没有确定的情况下,温度相同、体积相同的O2和N2的分子数不一定相同,A错误;等温等压条件下,SO2气体与CO2气体的密度之比等于其相对分子质量之比,为64∶44=16∶11,B正确;温度和容积相同的两气罐中的压强之比等于气体物质的量之比,即为5∶2,C正确;等温等压条件下,两气体的体积之比等于气体物质的量之比,即为5∶2,D正确。
8.室温下,在一定容积的容器中加入1.5 mol 氙气(Xe)和7.5 mol 氟气(F2),于400 ℃和2 633 kPa压强下加热数小时,然后迅速恢复至室温,容器内除得到一种无色晶体外,还余下4.5 mol 氟气,下列说法正确的是( )
A.稀有气体易发生化学反应
B.起始加入的氙气和氟气所含原子数之比为1∶5
C.所得无色晶体中,氙与氟的原子个数之比是1∶4
D.反应前和恢复至室温后容器内气体压强之比为3∶2
答案C
解析氙气(Xe)和氟气(F2)在400 ℃和2 633 kPa压强下加热数小时发生反应,可知稀有气体难发生化学反应,A错误;起始加入的氙气和氟气所含原子数之比为1.5mol7.5mol×2=1∶10,B错误;1.5 mol 氙气(Xe)和3 mol 氟气(F2)恰好完全反应生成无色晶体,晶体中氙与氟的原子个数之比是1.5mol3mol×2=1∶4,C正确;同温、同体积条件下,气体的压强之比等于物质的量之比,故反应前和恢复至室温后容器内气体压强之比为1.5mol+7.5mol4.5mol=2∶1,D错误。
9.(1)在标准状况下,①6.72 L CH4 ②3.01×1023个HCl分子 ③13.6 g H2S ④0.2 mol NH3,下列对这四种气体从大到小的关系表达正确的是 。
a.体积②>①>③>④
b.密度②>③>④>①
c.质量②>①>③>④
d.氢原子个数①>③>④>②
(2)在标准状况下,CO和CO2的混合气体39.2 L,质量为61 g。则其中CO2为 mol,CO的体积百分数为 (保留一位小数),混合气体的摩尔质量为 (保留一位小数)。
(3)某混合气体中各气体的质量分数为:O2 32%,N2 28%,CO2 22%,CH4 16%,H2 2%,则此混合气体的平均摩尔质量为 (保留两位小数)。
答案(1)bd (2)0.75 57.1% 34.9 g·mol-1
(3)22.22 g·mol-1
解析(1)①标准状况下6.72 L CH4的物质的量为6.72 L22.4 L·mol-1=0.3 mol ,②3.01×1023个HCl分子的物质的量为0.5 mol ,③13.6 g H2S的物质的量为13.6 g34 g·mol-1=0.4 mol ,④0.2 mol NH3。相同条件下,气体的体积之比等于其物质的量之比,所以气体体积②>③>①>④,a错误;各物质的摩尔质量:①CH4为16 g·mol-1,②HCl为36.5 g·mol-1,③H2S为34 g·mol-1,④NH3为17 g·mol-1,相同条件下,气体密度之比等于其摩尔质量之比,所以密度②>③>④>①,b正确;各物质的质量分别为①CH4为0.3 mol ×16 g·mol-1=4.8 g,②HCl为0.5 mol ×36.5 g·mol-1=18.25 g,③H2S为13.6 g,④NH3为0.2 mol ×17 g·mol-1=3.4 g,所以质量②>③>①>④,c错误;各物质中H原子的物质的量:①CH4为0.3 mol ×4=1.2 mol,②HCl为0.5 mol,③H2S为0.4 mol ×2=0.8 mol,④NH3为0.2 mol ×3=0.6 mol ,所以氢原子个数①>③>④>②,d正确。(2)混合气体物质的量总和为:39.2 L22.4 L·mol-1=1.75 mol ,设CO和CO2的物质的量分别为x、y,则:x+y=1.75 mol,28 g·mol-1x+44 g·mol-1y=61 g,解得x=1 mol,y=0.75 mol;CO的体积分数=1mol1.75mol×100%=57.1%,混合气体的平均摩尔质量为:61 g1.75mol =34.9 g·mol-1。(3)设气体总质量为100 g,则m(O2)=32 g,m(N2)=28 g,m(CO2)=22 g,m(CH4)=16 g,m(H2)=2 g,n(O2)=32 g32 g·mol-1=1 mol ,n(N2)=28 g28 g·mol-1=1 mol ,n(CO2)=22 g44 g·mol-1=0.5 mol,n(CH4)=16 g16 g·mol-1=1 mol,n(H2)=2 g2 g·mol-1=1 mol,则平均摩尔质量=100 g(1+1+0.5+1+1)mol=22.22 g·mol-1。
等级考提升练
10.设NA为阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是( )
A.含有NA个氦原子的氦气在标准状况下的体积约为11.2 L
B.1.7 g H2O2中含有的电子数为0.9NA
C.常温下,11.2 L甲烷气体含有甲烷分子数为0.5NA
D.标准状况下,33.6 L水中含有9.03×1023个水分子
答案B
解析氦气为单原子分子,原子数目与分子数目相等,则含有NA个氦原子的氦气为1 mol ,在标准状况下的体积约为22.4 L,A项与题意不符;双氧水的摩尔质量为34 g·mol-1,1.7 g H2O2为0.05 mol ,含有的电子数为0.9NA,B项符合题意;常温下,气体摩尔体积大于22.4 L·mol-1,11.2 L甲烷的物质的量小于0.5 mol ,含有甲烷分子数小于0.5NA,C项与题意不符;标准状况下水不是气体,不能用气体摩尔体积计算其物质的量,D项与题意不符。
11.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-1
⑥标准状况下,体积相同的气体所含的分子数相同
A.①③⑤ B.④⑥
C.②④⑥ D.①④⑥
答案B
解析①该物质在标准状况下不一定是气体;②没有限定处于标准状况下,0.5 mol H2所占体积不一定为11.2 L;③标准状况下, H2O不是气体;⑤各种气体的气体摩尔体积在标准状况下都约为22.4 L·mol-1。④⑥说法正确。
12.由CO2、H2、CO组成的混合气体在同温同压下与氮气的密度相同,则该混合气体中CO2、H2、CO的体积比可能是( )
A.29∶8∶20 B.26∶17∶15
C.13∶8∶29 D.13∶16∶5
答案C
解析由于CO和氮气的相对分子质量相等,所以二者的密度也是相等的,因此只要满足CO2和氢气的平均相对分子质量为28即可。计算可知二者的物质的量之比是13∶8,即CO2与H2的体积之比为13∶8,C项符合题目要求。
13.2 mol 固体A在一定温度下完全分解,产物都是气体。分解反应式为2AB+2C+3D,若测得生成的混合气体与同温同压下氢气密度的比值为15,则固体A的摩尔质量为( )
A.30 g·mol-1
B.45 g·mol-1
C.90 g·mol-1
D.氢气密度未知,无法求得
答案C
解析同温同压条件下,气体的密度之比等于相对分子质量之比。测得生成的混合气体的密度在相同条件下是氢气的15倍,则混合气体的平均摩尔质量是氢气的15倍,即混合气体的平均摩尔质量为:2 g·mol-1×15=30 g·mol-1。反应前A的物质的量是反应后气体物质的量的13,根据质量守恒定律,A的摩尔质量为30 g·mol-1×3=90 g·mol-1,C正确。
14.在下列条件下,两瓶气体所含的原子数一定相等的是( )
A.具有同压强、同温度的N2O和CO2
B.具有同温度、同体积的CO和N2
C.具有同体积、同密度的SO2和NO2
D.具有同质量、不同密度的O2和O3
答案D
解析同压强、同温度的N2O和CO2物质的量不一定相同,故A项错误;同温度、同体积的CO和N2,在压强相同时物质的量相同,由于缺少同压条件,故B错误;同体积、同密度的SO2和NO2的质量相同,但二者的摩尔质量不同,所以物质的量不同,所含原子数不同,C错误;同质量、不同密度的O2和O3中所含的O原子数相同,D项正确。
15.CO和H2的混合气体V L,完全燃烧时用去同温同压下的O2 V2 L,则混合气体中CO和H2的体积比是( )
A.1∶1 B.1∶3
C.2∶1 D.任意比
答案D
解析根据反应的化学方程式:2CO+O22CO2、2H2+O22H2O可知,CO、H2与氧气反应时物质的量之比均为2∶1,同温同压条件下,气体的体积之比等于其物质的量之比,故无论两气体按什么体积比混合,CO和H2的混合气体V L完全燃烧时,用去同温同压下的O2都是V2 L,D正确。
16.一定温度和压强下,30 L某种气态纯净物质中含有6.02×1023个分子,这些分子由1.204×1024个原子组成,下列说法错误的是( )
A.每个该气体分子含有2个原子
B.该温度和压强可能是标准状况
C.标准状况下该纯净物若为气态,这些气体的体积约是22.4 L
D.若O2在该条件下为气态,则1 mol O2在该条件下的体积也为30 L
答案B
解析6.02×1023个分子的物质的量为1 mol ,这些分子由1.204×1024个原子组成,则1个该气体分子中含有2个原子,A正确;标准状况下该纯净物若为气态,由于其物质的量为1 mol ,故其体积约是22.4 L,而1 mol 该气体在题述条件下的体积为30 L,则不是标准状况,B错误,C正确;同温、同压、同物质的量的气体所占体积相同,若O2在该条件下为气态,则1 mol O2在该条件下的体积也为30 L,D正确。
17.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与O2的混合气体,向B中充入1 mol 空气(各成分物质的量之和为1 mol),此时活塞的位置如图所示:
(1)A室混合气体的物质的量为 ,所含分子总数约为 。
(2)实验测得A室混合气体的质量为34 g,则该混合气体的密度是同温同压条件下氦气密度的 倍。
(3)若将A室H2、O2的混合气体点燃引爆,恢复至原温度后,最终活塞停留的位置在 刻度,容器内气体压强与反应前气体压强之比为 。
答案(1)2 mol 1.204×1024 (2)4.25 (3)2 1∶2
解析(1)相同条件下,气体的体积之比等于其物质的量之比,1 mol 空气占容器总容积的13,空气和H2、O2混合气体的体积之比为1∶2,则其物质的量之比为1∶2,所以混合气体的物质的量为2 mol ,所含分子总数约为2×6.02×1023=1.204×1024。(2)设H2的物质的量为x,O2的物质的量为y,则有关系式:x+y=2 mol,2 g·mol-1x+32 g·mol-1 y=34 g,联立方程解得,x=1 mol 、y=1 mol ,该混合气体的平均摩尔质量=34 g2mol=17 g·mol-1,由同温同压条件下气体的密度之比等于其摩尔质量之比可知,该混合气体的密度是同温同压条件下氦气密度的174=4.25倍。(3)若将A室H2、O2的混合气体点燃引爆,由化学方程式可知氧气有剩余,剩余氧气为1 mol -1 mol ×12=0.5 mol,恢复至原温度后最终两室中压强相等,根据气体体积之比等于物质的量之比,则A、B两室的体积之比为0.5 mol∶1 mol =1∶2,则活塞停留在刻度2处;A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气体体积成反比,则容器内气体压强与反应前气体压强之比为2∶4=1∶2。
新情境创新练
18.如图所示,两个连通容器用活塞分开,左右两室(体积相同)各充入一定量NO和O2,且恰好使两容器内气体密度相同。打开活塞,使NO与O2充分反应(已知反应的化学方程式为2NO+O22NO2,假设装置中不存在其他化学反应)。
(1)开始时左右两室分子数 (填“相同”或“不相同”)。
(2)反应前后NO室压强 (填“增大”或“减小”)。
(3)最终容器内密度与原来 (填“相同”或“不相同”)。
答案(1)不相同 (2)减小 (3)相同
解析(1)开始时左右两室中气体体积相同,气体密度相同,所以气体质量相同,由于一氧化氮和氧气的摩尔质量不同,故气体物质的量不同,分子数不同。(2)一氧化氮和氧气发生的反应为2NO+O22NO2,反应导致气体物质的量减小,故反应后气体压强减小。(3)化学反应遵循质量守恒定律,即反应前后气体质量不变,容器容积也不变,根据ρ=mV可知,容器内气体总密度不变,与原来相同。
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