高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第1章 认识化学科学第3节 化学中常用的物理量——物质的量第2课时达标测试

第1章认识化学科学

第3节　化学中常用的物理量——物质的量

第2课时　气体摩尔体积

课后篇素养形成

合格考达标练

1.(2021浙江武义三中高一期中,改编)已知三种因素:①所含微粒数　②微粒大小　③微粒间的距离,其中对气态物质体积有显著影响的正确组合是(　　)

A.②③ B.①②

C.①②③ D.①③

答案D

解析气态物质微粒之间的距离要比微粒本身的直径大很多倍,故微粒本身的大小对气态物质体积无显著影响。

2.(2020河北石家庄普通高中高一月考)用NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)

A.0.5 mol锌粒与足量盐酸反应产生11.2 L H2

B.标准状况下,11.2 L CCl4所含分子数为0.5NA

C.0.1 mol CH4所含氢原子数为0.4NA

D.常温常压下,28 g N2中所含原子个数为NA

答案C

解析没有标明是否为标准状况,故A错误;标准状况下,四氯化碳不是气体,故B错误;0.1 mol CH4中所含氢原子的物质的量n(H)=4×0.1 mol=0.4 mol,原子个数为0.4NA,故C正确;28 g N2含有氮原子的物质的量为 mol=2 mol,则原子个数为2NA,故D错误。

3.取五个相同的气球,同温同压下分别充入CO和以下四种混合气体,吹出体积相等的状况,如图所示。则A、B、C、D四个气球内,与CO所含原子数一定相等的是(　　)

答案C

解析设气球中CO的物质的量为1 mol。A项,含有HCl和O3,1 mol混合气体含有的原子的物质的量大于2 mol,错误;B项,含有H2和NH3,1 mol 该混合气体含有的原子的物质的量大于2 mol,错误;C项,含有N2和O2,都为双原子分子,则1 mol混合气体含有2 mol原子,正确;D项,含有He和NO2,二者的物质的量比为1∶1时才符合题意,错误。

4.(2020河南许昌高级中学高一月考)设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)

A.标准状况下,0.1NA个水分子所占的体积约为2.24 L

B.11.2 L CO2气体的分子数为0.5NA

C.NH3的摩尔质量等于NA个氨分子的质量之和

D.101 kPa、4 ℃时,18 mL水和202 kPa、27 ℃时32 g O2所含分子数均为NA

答案D

解析由于标准状况下水不是气体,不能用标准状况下气体的摩尔体积计算水的体积,选项A错误;没有告诉是否在标准状况下,无法计算二氧化碳的物质的量,选项B错误;氨气的摩尔质量是17 g·mol-1,而NA个氨分子的质量是17 g,所以只是在数值上相等,选项C错误;由于101 kPa、4 ℃时18 mL水的质量是18 g,物质的量是1 mol,32 g氧气的物质的量是1 mol,所以二者含有的分子数均为NA,选项D正确。

5.同温同压下,等质量的O2和CO2相比较,下列叙述正确的是(　　)

A.质子数之比为1∶1 

B.密度比为11∶8

C.物质的量之比为8∶11 

D.原子个数比为1∶1

答案A

解析A项,质子数之比为(×16)∶(×22)=1∶1,正确;B项,同温、同压下,两种气体的密度之比等于其摩尔质量之比,即密度之比为32∶44=8∶11,错误;C项,物质的量之比为=11∶8,错误;D项,原子个数之比为(×2)∶(×3)=11∶12,错误。

6.在标准状况下,a g气体X与b g气体Y的分子数相同,下列说法正确的是(　　)

A.标准状况下,等质量的X和Y的体积之比为b∶a

B.同温同压下,气体X和气体Y的密度之比为b∶a

C.25 ℃时,1 g气体X和1 g气体Y的原子数之比为b∶a

D.等物质的量的气体X和气体Y的质量之比为b∶a

答案A

解析a g气体X与b g气体Y的分子数相同,根据N=nNA可知,二者物质的量相等,再根据M=可知,二者的摩尔质量之比为a∶b。同温同压下,体积之比等于物质的量之比,根据n=可知,等质量的X和Y体积之比为b∶a,A正确;同温同压下,两气体的密度之比等于其摩尔质量之比,则二者的密度之比为a∶b,B错误;不能确定每个X、Y分子含有的原子数目,无法计算原子数目之比,C错误;根据m=nM知,相同物质的量时,其质量之比为a∶b,D错误。

7.(2020山东济宁实验中学高一期中)相同温度和压强下,3体积的X2气体与6体积的Y2气体化合生成6体积的气态化合物A,则生成物A的化学式为(　　)

A.XY2 B.X3Y2

C.X2Y3 D.XY

答案A

解析根据题意可知三种气体的物质的量之比是1∶2∶2,即化学方程式中三种物质的化学计量数之比为1∶2∶2,则化学方程式为X2+2Y22A,根据质量守恒可知,A的化学式为XY2。

8.(2021浙江武义三中高一期中)下列叙述正确的是 (　　)

A.1 mol任何气体的体积都约为22.4 L

B.1 mol任何物质在标准状况下所占的体积都约是22.4 L

C.标准状况下,1 mol水所占有的体积是22.4 L

D.标准状况下,22.4 L的任何气体的物质的量都约是1 mol

答案D

解析在标准状况下1 mol任何气体的体积都约为22.4 L,A、B、C错误,D正确。

9.填空(设NA为阿伏加德罗常数的值)。

(1)0.3 mol H2O分子中所含氢原子数与　　　　　个NH3分子中所含氢原子数相等。 

(2)分子数为0.5NA的CO2分子,质量是　　　　。 

(3)9.5 g A分子的物质的量是0.25 mol,A的摩尔质量是　　　　　　,N个B分子的质量是m g,则B的摩尔质量是　　　　　　。 

答案(1)0.2NA

(2) 22 g

(3)38 g·mol-1　 g·mol-1

解析(1)0.3 mol H2O中所含的氢原子数N(H)=0.6NA,与0.2NA个NH3分子中所含氢原子数相等。

(2)0.5NA个CO2分子即0.5 mol CO2,m(CO2)=22 g。

(3)M(A)==38 g·mol-1,M(B)= g·mol-1。

等级考提升练

10.(2020山西大学附中高一模块诊断)在两个密闭容器中,分别充有质量相等的甲、乙两种气体。若两容器的温度和压强均相等,且甲的密度大于乙的密度,则下列说法正确的是(　　)

A.甲的分子数比乙的分子数多

B.甲的物质的量比乙的物质的量少

C.甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小

D.甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小

答案B

解析根据题意可知甲气体的物质的量小于乙,则甲的分子数小于乙的分子数,故A错误,B项正确;两容器的温度和压强均相同,则气体的摩尔体积相等,故C错误;气体质量相同,甲的物质的量比乙的物质的量小,由M=可以知道甲的相对分子质量大于乙的相对分子质量,故D错误。

11.(2020安徽阜阳三中高一调研)某容器真空时,称量其质量为60.4 g,此容器充满N2时总质量为66.0 g,在相同状况下,充满另一气体时,总质量为74.6 g,那么该气体可能是(　　)

A.Cl2 B.O2

C.SO2 D.HCl

答案A

解析氮气的质量为66 g-60.4 g=5.6 g,充满另一气体时,总质量为74.6 g,该气体的质量为74.6 g-60.4 g=14.2 g,相同条件下相同体积的不同气体其物质的量相等,根据n=可知,相同物质的量时,其质量之比等于摩尔质量之比,气体的摩尔质量(以g·mol-1为单位)在数值上等于其相对分子质量,设该气体的相对分子质量为Mr,由,解得Mr=71,选项中相对分子质量为71的是Cl2。

12.同温同压下,用等质量的CH4、CO2、O2、SO2四种气体分别吹出四个气球,其中气体为CH4的是(　　)

答案D

解析在同温同压下,气体的物质的量越大,气体所占的体积就越大,对于等质量的气体,其相对分子质量越小,气体的物质的量越大(n=)。四种气体中CH4的相对分子质量最小,其物质的量最大,故其体积最大。

13.在一定条件下,某固态化合物X受热分解的反应为XA↑+B↑+2C↑,测得反应后生成的混合气体的密度是同温同压下H2密度的12倍,则X的摩尔质量是(　　)

A.24 g·mol-1 B.50 g·mol-1

C.80 g·mol-1 D.96 g·mol-1

答案D

解析相同条件下,气体的摩尔质量之比等于其密度之比,反应后生成的混合气体的密度是同温同压下H2密度的12倍,则该混合气体的摩尔质量为24 g·mol-1,假设X为1 mol,则生成气体的总物质的量为4 mol,4 mol混合气体的质量为24 g·mol-1×4 mol=96 g,根据质量守恒定律可知,X的质量为96 g,所以X的摩尔质量为=96 g·mol-1。

14.在同温、同压条件下,物质的量相同的氮气与氢气之间的关系不正确的是(　　)

A.体积都是22.4 L 

B.具有相同的体积

C.具有相同的原子数 

D.具有相同的分子数目

答案A

解析题中没有指明是在标准状况下,也没有指明两种气体的物质的量,其体积不一定是22.4 L。同温同压下,氮气和氢气物质的量相同,其体积相同,所含分子数相同,其原子数也相同。

15.如图两瓶体积相等的气体,在同温、同压下瓶内气体的下列关系一定正确的是(　　)

A.原子数相等 B.密度相等

C.质量相等 D.摩尔质量相等

答案A

解析由同温、同压可得Vm相同,再由公式n=可得两瓶内气体的物质的量相同,由于都是双原子分子,所以原子的物质的量相同,由分子数之比等于物质的量之比可得两瓶内气体所含原子数相同,A项正确;两瓶内气体的物质的量相等,由m=nM分析,M不一定相等,故m不一定相等,同时由ρ=可得ρ也不一定相等。

16.标准状况下,密闭容器内分别充入空气、H2和O2的混合气体,两种气体处在可移动的活塞两边,充入时体积如图所示,空气与H2和O2混合气体的体积之比为1∶3。若将装置右边H2和O2的混合气体点燃引爆,活塞先左弹,恢复至原温度后,活塞向右滑最终停在容器的正中央,则原来O2、H2的体积比最接近于(　　)

①2∶7　②5∶4　③4∶5　④7∶2

A.①② B.②④

C.③④ D.①③

答案A

解析假设空气的物质的量为1 mol,反应前,左右两室的体积之比为1∶3,反应前右室气体的物质的量为3 mol,反应后活塞处于中央,两室体积相等,则两室的气体的物质的量相等,反应后右室气体的物质的量为1 mol,氢气和氧气反应生成水,假设反应前氧气和氢气的物质的量分别为x,y,若氢气过量,则有y-2x=1 mol,x+y=3 mol,解得x= mol,y= mol,x∶y=2∶7。若氧气过量,则有x+y=3 mol,x-=1 mol,解得x= mol,y= mol,x∶y=5∶4。

17.现有C2H4(乙烯)和O2两种气体。

(1)两者的质量相等时,在标准状况下,①体积比为　　　　　　,②密度比为　　　　,③分子数比为　　　　。 

(2)在相同状况下,当两者体积相同时,①质量比为　　　　　　,②密度比为　　　　,③分子数比为　　　　。 

(3)两者的物质的量相同时,①体积比为　　　　,②密度比为　　　　,③质量比为　　　　。 

答案(1)①8∶7　②7∶8　③8∶7　(2)①7∶8

②7∶8　③1∶1　(3)①1∶1　②7∶8　③7∶8

解析利用公式n=,V=n·Vm,ρ=,N=n·NA可以推导n、m、V与ρ等物理量之间的关系,得出答案。

18.(2020河北承德第一中学高一月考)(1)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　　　　　。 

(2)在25 ℃、101 kPa的条件下,同质量的CH4和A气体的体积之比是15∶8,则A的摩尔质量为　　　　　　　。 

(3)两个相同容积的密闭容器X、Y,在25 ℃下,X中充入a g A气体,Y中充入a g CH4气体,X与Y内的压强之比是4∶11,则A的摩尔质量为　　　　　。 

(4)相同条件下,体积比为a∶b和质量比为a∶b的H2和O2的两种混合气体,其平均摩尔质量分别是　　　　　和　　　　　。 

(5)在标准状况下,CO和CO2的混合气体共39.2 L,其质量为61 g,则两种气体的物质的量之和为　　　　　 mol,CO的质量分数为　　　　　。 

(6)在某温度时,一定量的元素A的氢化物AH3,在恒温恒压的密闭容器中完全分解为两种气态单质,此时容器的体积变为原来的,则元素A单质的分子式为　　　　　。 

答案(1)64　(2)30 g·mol-1　(3)44 g·mol-1

(4) g·mol-1　 g·mol-1　(5)1.75

45.9%　(6)A4

解析(1)标准状况下,672 mL气体的物质的量为0.03 mol,气体的摩尔质量为1.92 g÷0.03 mol=64 g·mol-1,则该气体的相对分子质量为64。

(2)在同温同压时,气体体积之比等于其物质的量之比,即15∶8=,计算得出M(A)=30 g·mol-1。

(3)在T、V相同时,压强之比等于物质的量之比,即4∶11=,计算得出M(A)=44 g·mol-1。

(4)平均摩尔质量为,相同条件下,氢气和氧气的体积比为a∶b,则二者的物质的量之比为a∶b,二者平均摩尔质量为 g·mol-1;质量比为a∶b的H2和O2的混合气体,物质的量之比为=16a∶b,平均摩尔质量为 g·mol-1= g·mol-1。

(5)标准状况下39.2 L CO和CO2的混合气体的物质的量为=1.75 mol,设混合气体中CO和CO2的物质的量分别为x、y,则,计算得出x=1 mol,y=0.75 mol,即混合气体中CO为1 mol,二氧化碳为0.75 mol,1 mol CO的质量为28 g·mol-1×1 mol=28 g,则混合气体中CO的质量分数为×100%≈45.9%。

(6)分解完全时体积变为原来的,因为在恒温恒压的条件下,体积与气体分子数成正比,所以气体分子数也为原来的,A的氢化物AH3完全分解为两种单质,其中一种必然为H2,另一种设为Am,根据反应前后原子守恒可得:mAH3Am+H2,m×=1+,解得m=4,则A单质的分子式为A4。

新情境创新练

19.(2020河北唐山一中高一期中)某同学设计了利用氯酸钾分解制O2测定气体摩尔体积的探究实验。实验步骤如下:

①把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀,放入干燥的试管中,准确称量试管和药品的总质量为15.95 g。

②连接好实验装置,　　　　　　　　。 

③加热,开始反应,直到不再有气体产生为止。

④测量排入量筒中水的体积为279.7 mL。

⑤准确称量试管和残留物的质量为15.55 g。

根据上述实验过程,回答下列问题:

(1)请补充②中的实验步骤:　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)以下是测量收集到气体体积必须包括的几个步骤:

a.调整量筒的高度使广口瓶和量筒内的液面高度相同;

b.使试管和广口瓶内气体都冷却至室温;

c.读取量筒内液体的体积。

这三步操作的正确顺序是　　　　　(请填写步骤序号)。进行实验操作c时,若仰视读数,则读取氧气的体积　　　　　　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 

(3)实验过程中产生氧气的物质的量是　　　 mol;实验测得该条件下的气体摩尔体积是　　　　(保留小数点后两位)。 

(4)若欲检验试管中产物所含的阴离子,具体操作是将固体冷却后溶于水,过滤,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填写具体实验方案)。 

答案(1)检查装置的气密性

(2)bac　偏小　(3)0.012 5　22.38 L·mol-1

(4)将滤液加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则含Cl-

解析(1)与气体有关的实验,连接好装置后要检验装置的气密性。

(2)在测量收集到O2的体积时,先将装置中的气体冷却至室温,然后调整量筒高度,使量筒内液面和广口瓶中液面相平,最后再读取量筒内水的体积。读数时若仰视量筒内的液面,会使读取O2的体积偏小。

(3)根据质量守恒定律,产生O2的质量为15.95 g-15.55 g=0.4 g,n(O2)==0.012 5 mol,则Vm=≈22.38 L·mol-1。

(4)氯酸钾分解制O2的产物还有KCl,KCl溶于水可解离出Cl-,检验Cl-的方法是将滤液加入硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则含Cl-。