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高考化学一轮复习课时分层提升练一1.1物质的量气体摩尔体积（含解析）
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这是一份高考化学一轮复习课时分层提升练一1.1物质的量气体摩尔体积（含解析），共9页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
物质的量 气体摩尔体积
一、选择题
1.下列叙述不正确的是 ( )
A.O2的摩尔质量是32 g·mol-1,0.5 mol O2的质量为16 g
B.在标准状况下,1 mol水的体积是22.4 L
C.气体摩尔体积Vm≈22.4 L·mol-1,表示1 mol任何气体的体积在标准状况下约为22.4 L
D.阿伏加德罗常数NA≈6.02×1023,表示1 mol任何粒子集体所含的粒子数约为6.02×1023
【解析】选B。O2的摩尔质量是32 g·mol-1,0.5 mol O2的质量为0.5 mol×
32 g·mol-1=16 g,A正确;标准状况下,水不是气体,B错误;标准状况下,气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1, 气体摩尔体积Vm≈22.4 L·mol-1,表示1 mol任何气体的体积在标准状况下约为22.4 L,C正确;根据N=nNA=1 mol×6.02×1023 mol-1
=6.02×1023,所以1 mol任何粒子集体所含的粒子数约为6.02×1023,D正确。
2.下列叙述正确的是 ( )
A.常温常压下,4.6 g NO2气体约含有1.81×1023个原子
B.标准状况下,80 g SO3所占的体积约为22.4 L
C.标准状况下,22.4 L CCl4中含有的CCl4分子数为NA
D.标准状况下,22.4 L氯气与足量氢氧化钠溶液反应,转移的电子数为2NA
【解析】选A。标准状况下SO3不是气体,B错误;标准状况下CCl4是液体,C错误;标准状况下,22.4 L氯气与足量氢氧化钠溶液反应,转移的电子数为NA,D错误。
3.标准状况下有以下四种气体:①6.72 L CH4;②3.01×1023个HCl分子;③13.6 g H2S;④0.2 mol NH3。下列关系不正确的是 ( )
A.体积:④<①<③<②
B.质量:④<①<③<②
C.物质的量:①<②<③<④
D.氢原子数:②<④<③<①
【解析】选C。①6.72 L CH4的物质的量为=0.3 mol,②3.01×1023个HCl分子的物质的量为=0.5 mol,③13.6 g H2S的物质的量为=0.4 mol,④0.2 mol NH3。标准状况下体积之比等于其物质的量之比,体积:④<①<③<②,A正确;CH4的质量为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,NH3的质量为0.2 mol×17 g·mol-1=3.4 g,质量:④<①<③<②,B正确;物质的量大小顺序为④<①<③<②,C错误;CH4中n(H)
=0.3 mol×4=1.2 mol,HCl中n(H)=0.5 mol,H2S中n(H)=0.4 mol×2=0.8 mol,NH3中n(H)=0.2 mol×3=0.6 mol,氢原子数:②<④<③<①,D正确。
4.(2019·合肥模拟)以“物质的量”为中心的计算是化学计算的基础,下列与“物质的量”相关的计算正确的是 ( )
A.有CO、CO2、O3三种气体,它们各含有1 mol O,则三种气体物质的量之比为3∶2∶1
B.n g Cl2中有m个氯原子,则阿伏加德罗常数NA的数值可表示为
C.常温下,a L氧气和氮气的混合物含有的分子数就是×6.02×1023个
D.28 g CO和22.4 L CO2中含有的碳原子数一定相等
【解析】选B。含1 mol O的CO、CO2、O3的物质的量分别是1 mol、0.5 mol、
mol,三种气体物质的量之比为6∶3∶2,A错误; n g Cl2的物质的量为 mol,含氯原子数×NA×2=m,因此NA=,B正确;常温下气体的摩尔体积大于22.4 L·mol-1,a L氧气和氮气的混合物含有的分子数不是×6.02×1023个,C错误;28 g CO的物质的量是1 mol,22.4 L CO2的物质的量不一定是1 mol,不能比较二者的碳原子数目,D错误。
二、非选择题
5.长征系列运载火箭的燃料之一是某液体化合物X2Y4。16 g X2Y4在一定量的 O2中恰好完全燃烧,反应的化学方程式为X2Y4(l)+O2(g)X2(g)+2Y2O(l)。冷却后标准状况下测得生成物 X2的体积为11.2 L,其密度为1.25 g·L-1,则:
(1)反应前O2的体积(标准状况下)为________,其物质的量为________mol。
(2)X2的摩尔质量为________,Y元素的名称是________。
(3)若反应生成0.1 mol X2,则转移电子的物质的量为________mol。
【解析】(1)由化学方程式可知,反应前O2的体积与生成的X2气体体积相同,为11.2 L,其物质的量为 =0.5 mol。
(2)X2的摩尔质量为1.25 g·L-1 × 22.4 L·mol-1=28 g·mol-1,X2Y4的摩尔质量为=32 g·mol-1,故X为氮元素,Y为氢元素。
(3)由N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)可知每生成1 mol N2转移4 mol电子,所以反应生成0.1 mol N2时,转移电子的物质的量为0.4 mol。
答案:(1)11.2 L 0.5 (2)28 g·mol-1 氢 (3)0.4
6.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)0.2 g H2含有________个氢原子。
(2)标准状况下,含有相同氧原子数的CO和CO2的体积之比为________。
(3)100 mL硫酸铝溶液中n(Al3+)=0.20 mol(不考虑水解因素),则其中c(S)
=________。
(4)在9.5 g某二价金属的氯化物中含有0.2 mol Cl-,此氯化物的摩尔质量为________,该金属元素的相对原子质量为________。
(5)6.72 L CO(标准状况)与一定量的Fe2O3恰好完全反应(生成Fe与CO2)后,生成Fe的质量为________g。
【解析】(1)0.2 g H2的物质的量为0.1 mol,含有0.2 mol氢原子,即0.2NA个。
(2)含有相同氧原子数的CO与CO2的物质的量之比为2∶1,标准状况下,体积之比为2∶1。
(3)100 mL硫酸铝溶液中,n(Al3+)=0.20 mol,则其中)=0.30 mol,
c(S)=3.0 mol·L-1。
(4)二价金属的氯化物可表示为MCl2,在9.5 g某二价金属的氯化物中含0.2 mol Cl-,则该氯化物的物质的量为0.1 mol,摩尔质量为95 g·mol-1;该金属元素的相对原子质量为95-71=24。
(5)CO与Fe2O3反应的化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2,标准状况下6.72 L CO的物质的量为0.3 mol,完全反应后生成0.2 mol铁,即11.2 g。
答案:(1)0.2NA (2)2∶1 (3)3.0 mol·L-1
(4)95 g·mol-1 24 (5)11.2
7.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为________(保留两位小数)。
(3)写出由C(炭粉)与Fe2O3在高温下反应制备α-铁触媒的化学方程式(另一种产物可溶于水):________________________。
(4)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)。
【解析】(1)设FeO、Fe2O3分别为x mol、y mol,根据铁、氧物质的量之比得:
(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%≈72.41%。
(3)由题给信息知,C(炭粉)会将一部分Fe2O3还原成FeO,同时C(炭粉)被氧化成CO2。
(4)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0.5 mol CO2,在该条件下体积为12 L。
答案:(1)1∶1 (2)72.41%
(3)2Fe2O3+C4FeO+CO2↑ (4)6 g 12 L
一、选择题
1.(2019·通辽模拟)下列说法正确的是 ( )
A.在常温、常压下,1.7 g NH3含有的电子数为NA
B.在常温、常压下,11.2 L N2含有的分子数为0.5NA
C.标准状况下,11.2 L CCl4中含有的分子数目为0.5NA
D.标准状况下,22.4 L H2和O2的混合气体所含分子数为2NA
【解析】选A。在常温、常压下,1.7 g NH3的物质的量为0.1 mol,每个分子含有10个电子,所以总共含有的电子数为NA,A正确;在常温、常压下,11.2 L N2的物质的量不是0.5 mol,B错误;标准状况下, CCl4不是气体,不能计算其物质的量,C错误;标准状况下,22.4 L H2和O2的混合气体的物质的量为1 mol,其所含分子数为NA,D错误。
2.(新题预测)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列与NA有关的说法正确的是
( )
A.在反应KClO3+6HClKCl+3Cl2↑+3H2O中,当得到标准状况下67.2 L Cl2时,反应中转移的电子数为6NA
B.6.0 g SiO2晶体中含有的硅氧键数目为0.2NA
C.标准状况下,22.4 L NO和11.2 L O2混合后气体的分子总数为NA
D.S2和S8的混合物共6.4 g,其中所含硫原子数一定为0.2NA
【解析】选D。该反应中,KClO3中+5价氯元素被还原为0价,HCl中-1价氯元素部分被氧化为0价,故得到标准状况下67.2 L Cl2(即3 mol)时,反应中转移的电子数为5NA,A错误;SiO2晶体每个硅原子与周围4个氧原子形成Si—O键,6.0 g SiO2的物质的量为0.1 mol,则所含Si—O键的数目为0.4NA,B错误;标准状况下,22.4 L NO和11.2 L O2混合后反应生成1 mol NO2,由于存在平衡:2NO2N2O4,则所得气体分子总数小于NA,C错误;6.4 g S2和S8的混合物所含硫原子的物质的量为=0.2 mol,则所含硫原子数为0.2NA,D正确。
3.如图所示,①和②为两个体积相同的固定容器,图中“”和“”分别表示氢原子和氧原子,则下列说法正确的是 ( )
A.若①中的H2为1 mol,则②中所含原子总数为3.01×1023个
B.①和②中气体的质量之比为1∶8
C.H2、O2均能发生化合反应,但不能发生置换反应
D.两容器的温度和压强均相同
【解析】选B。根据图示可知,①和②中H2与O2的分子个数之比为2∶1,若H2为1 mol,则O2为0.5 mol,故氧原子数目为6.02×1023个,A项错误;①和②中H2与O2的分子个数之比为2∶1,所以其物质的量之比为2∶1,质量之比为1∶8,B项正确;H2能发生置换反应,如H2与CuO反应,O2也能发生置换反应,如O2与H2S反应,C项错误;根据阿伏加德罗定律,①和②两容器体积相同,但气体分子个数不同,所以两容器的温度和压强不可能均相同,D错误。
4.(2019·哈尔滨模拟)在甲、乙两个体积不同的密闭容器中,分别充入质量相同的CO、CO2气体时,两容器的温度和压强均相同,则下列说法正确的是 ( )
A.充入的CO分子数比CO2分子数少
B.甲容器的体积比乙容器的体积小
C.CO的摩尔体积比CO2的摩尔体积小
D.甲中CO的密度比乙中CO2的密度小
【解析】选D。质量相同的CO和CO2的物质的量之比为11∶7,在温度和压强相同时体积比为11∶7,但气体摩尔体积相同。
5.(2019·荆州质检)NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是( )
A.0.1 mol Fe在0.1 mol氯气中充分燃烧时转移的电子数为0.3NA
B.0.1 mol乙烷和丙烯的混合物所含氢原子数目为0.6NA
C.64 g的SO2与足量的O2充分反应后可得到NA个SO3分子
D.标准状况下,2.24 L四氯化碳含有的分子数目为0.1NA
【解析】选B。0.1 mol Fe在0.1 mol氯气中充分燃烧,Fe剩余,则转移电子数为0.2NA,A项错误;乙烷和丙烯的分子式分别为C2H6、C3H6,故0.1 mol该混合物含有0.6NA个氢原子,B项正确;SO2与O2的反应为可逆反应,SO2不可能完全反应生成SO3,故得到SO3分子数小于NA,C项错误;标准状况下,四氯化碳为液体,2.24 L CCl4的物质的量大于0.1 mol,故所含分子数目大于0.1NA,D项错误。
二、非选择题
6.过氧化钙(CaO2)是一种安全无毒物质,带有结晶水,通常还含有CaO。
(1)称取5.42 g过氧化钙样品,灼热时发生如下反应:
2[CaO2·xH2O]2CaO+O2↑+2xH2O,得到O2在标准状况下体积为672 mL,该样品中CaO2的物质的量为________。
(2)另取同一样品5.42 g,溶于适量稀盐酸中,然后加入足量的Na2CO3溶液,将溶液中Ca2+全部转化为CaCO3沉淀,得到干燥的CaCO3 7.0 g。
①样品中CaO的质量为________。
②样品中CaO2·xH2O的x值为________。
【解析】(1)n(CaO2)=n(CaO2·xH2O)=2n(O2)=2×=0.06 mol。
(2)①n(Ca2+)总=n(CaCO3)=7.0 g÷100 g·mol-1=0.07 mol,m(CaO)原=(0.07 mol-
0.06 mol)×56 g·mol-1=0.56 g。
②x=(5.42 g-0.56 g-0.06 mol×72 g·mol-1)÷18 g·mol-1÷0.06 mol=。
答案:(1)0.06 mol (2)①0.56 g ②
7.如图所示,在相同温度下,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。(不考虑NO2与N2O4的转化)
(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”)。
(4)最终容器内__________(填“有”或“无”)O2存在。
【解析】(1)由左右两室体积相同,两容器内气体密度相同可知,两容器中气体的质量相等,但NO和O2的摩尔质量不相等,故其物质的量不相等,开始时左右两室分子数不相同。(2)由于反应前后NO室的气体物质的量减小,故压强减小。
(3)体系的体积和气体的质量均未变化,密度不变。(4)由于NO与O2反应,O2过量,故最终容器内有O2存在。
答案: (1)不相同 (2)减小 (3)相同 (4)有
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。回答下列问题:
(1)该混合气体的平均摩尔质量为________。
(2)混合气体中碳原子的个数为________(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(3)将混合气体依次通过如图装置,最后收集在气球中。
①气球中收集到的气体的摩尔质量为________;
②标准状况下气球中收集到的气体的体积为________;
③气球中收集到的气体的电子总数为______
(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
【解析】(1)混合气体的体积为8.96 L,则其物质的量为n===
0.4 mol,混合气体的平均摩尔质量为=36 g·mol-1;
(2)设混合气体中CO的物质的量为x mol,CO2的物质的量为y mol,则根据混合物的质量为14.4 g可得:28x+44y=14.4①;根据气体的物质的量为0.4 mol可得: x+y=0.4②;联立①②解得:x=0.2,y=0.2;由于CO和CO2分子中均含1个碳原子,故0.2 mol CO和0.2 mol CO2中共含0.4 mol碳原子,即0.4NA个;
(3)将混合气体依次通过如图装置,则CO2会被NaOH溶液吸收,剩余CO,被浓硫酸干燥后,则在气球中收集到的是干燥纯净的CO气体;
①气球中收集到的气体为CO,故收集到的气体的摩尔质量为28 g·mol-1;
②气球中的气体为CO,其体积V=nVm=0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L;
③一个CO含有14个电子,则0.2 mol CO含有电子的物质的量为0.2 mol×14=
2.8 mol,电子总数为2.8NA。
答案:(1)36 g·mol-1 (2)0.4NA
(3)①28 g·mol-1 ②4.48 L ③2.8NA
物质的量 气体摩尔体积
一、选择题
1.下列叙述不正确的是 ( )
A.O2的摩尔质量是32 g·mol-1,0.5 mol O2的质量为16 g
B.在标准状况下,1 mol水的体积是22.4 L
C.气体摩尔体积Vm≈22.4 L·mol-1,表示1 mol任何气体的体积在标准状况下约为22.4 L
D.阿伏加德罗常数NA≈6.02×1023,表示1 mol任何粒子集体所含的粒子数约为6.02×1023
【解析】选B。O2的摩尔质量是32 g·mol-1,0.5 mol O2的质量为0.5 mol×
32 g·mol-1=16 g,A正确;标准状况下,水不是气体,B错误;标准状况下,气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1, 气体摩尔体积Vm≈22.4 L·mol-1,表示1 mol任何气体的体积在标准状况下约为22.4 L,C正确;根据N=nNA=1 mol×6.02×1023 mol-1
=6.02×1023,所以1 mol任何粒子集体所含的粒子数约为6.02×1023,D正确。
2.下列叙述正确的是 ( )
A.常温常压下,4.6 g NO2气体约含有1.81×1023个原子
B.标准状况下,80 g SO3所占的体积约为22.4 L
C.标准状况下,22.4 L CCl4中含有的CCl4分子数为NA
D.标准状况下,22.4 L氯气与足量氢氧化钠溶液反应,转移的电子数为2NA
【解析】选A。标准状况下SO3不是气体,B错误;标准状况下CCl4是液体,C错误;标准状况下,22.4 L氯气与足量氢氧化钠溶液反应,转移的电子数为NA,D错误。
3.标准状况下有以下四种气体:①6.72 L CH4;②3.01×1023个HCl分子;③13.6 g H2S;④0.2 mol NH3。下列关系不正确的是 ( )
A.体积:④<①<③<②
B.质量:④<①<③<②
C.物质的量:①<②<③<④
D.氢原子数:②<④<③<①
【解析】选C。①6.72 L CH4的物质的量为=0.3 mol,②3.01×1023个HCl分子的物质的量为=0.5 mol,③13.6 g H2S的物质的量为=0.4 mol,④0.2 mol NH3。标准状况下体积之比等于其物质的量之比,体积:④<①<③<②,A正确;CH4的质量为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,NH3的质量为0.2 mol×17 g·mol-1=3.4 g,质量:④<①<③<②,B正确;物质的量大小顺序为④<①<③<②,C错误;CH4中n(H)
=0.3 mol×4=1.2 mol,HCl中n(H)=0.5 mol,H2S中n(H)=0.4 mol×2=0.8 mol,NH3中n(H)=0.2 mol×3=0.6 mol,氢原子数:②<④<③<①,D正确。
4.(2019·合肥模拟)以“物质的量”为中心的计算是化学计算的基础,下列与“物质的量”相关的计算正确的是 ( )
A.有CO、CO2、O3三种气体,它们各含有1 mol O,则三种气体物质的量之比为3∶2∶1
B.n g Cl2中有m个氯原子,则阿伏加德罗常数NA的数值可表示为
C.常温下,a L氧气和氮气的混合物含有的分子数就是×6.02×1023个
D.28 g CO和22.4 L CO2中含有的碳原子数一定相等
【解析】选B。含1 mol O的CO、CO2、O3的物质的量分别是1 mol、0.5 mol、
mol,三种气体物质的量之比为6∶3∶2,A错误; n g Cl2的物质的量为 mol,含氯原子数×NA×2=m,因此NA=,B正确;常温下气体的摩尔体积大于22.4 L·mol-1,a L氧气和氮气的混合物含有的分子数不是×6.02×1023个,C错误;28 g CO的物质的量是1 mol,22.4 L CO2的物质的量不一定是1 mol,不能比较二者的碳原子数目,D错误。
二、非选择题
5.长征系列运载火箭的燃料之一是某液体化合物X2Y4。16 g X2Y4在一定量的 O2中恰好完全燃烧,反应的化学方程式为X2Y4(l)+O2(g)X2(g)+2Y2O(l)。冷却后标准状况下测得生成物 X2的体积为11.2 L,其密度为1.25 g·L-1,则:
(1)反应前O2的体积(标准状况下)为________,其物质的量为________mol。
(2)X2的摩尔质量为________,Y元素的名称是________。
(3)若反应生成0.1 mol X2,则转移电子的物质的量为________mol。
【解析】(1)由化学方程式可知,反应前O2的体积与生成的X2气体体积相同,为11.2 L,其物质的量为 =0.5 mol。
(2)X2的摩尔质量为1.25 g·L-1 × 22.4 L·mol-1=28 g·mol-1,X2Y4的摩尔质量为=32 g·mol-1,故X为氮元素,Y为氢元素。
(3)由N2H4(l)+O2(g)N2(g)+2H2O(l)可知每生成1 mol N2转移4 mol电子,所以反应生成0.1 mol N2时,转移电子的物质的量为0.4 mol。
答案:(1)11.2 L 0.5 (2)28 g·mol-1 氢 (3)0.4
6.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)0.2 g H2含有________个氢原子。
(2)标准状况下,含有相同氧原子数的CO和CO2的体积之比为________。
(3)100 mL硫酸铝溶液中n(Al3+)=0.20 mol(不考虑水解因素),则其中c(S)
=________。
(4)在9.5 g某二价金属的氯化物中含有0.2 mol Cl-,此氯化物的摩尔质量为________,该金属元素的相对原子质量为________。
(5)6.72 L CO(标准状况)与一定量的Fe2O3恰好完全反应(生成Fe与CO2)后,生成Fe的质量为________g。
【解析】(1)0.2 g H2的物质的量为0.1 mol,含有0.2 mol氢原子,即0.2NA个。
(2)含有相同氧原子数的CO与CO2的物质的量之比为2∶1,标准状况下,体积之比为2∶1。
(3)100 mL硫酸铝溶液中,n(Al3+)=0.20 mol,则其中)=0.30 mol,
c(S)=3.0 mol·L-1。
(4)二价金属的氯化物可表示为MCl2,在9.5 g某二价金属的氯化物中含0.2 mol Cl-,则该氯化物的物质的量为0.1 mol,摩尔质量为95 g·mol-1;该金属元素的相对原子质量为95-71=24。
(5)CO与Fe2O3反应的化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2,标准状况下6.72 L CO的物质的量为0.3 mol,完全反应后生成0.2 mol铁,即11.2 g。
答案:(1)0.2NA (2)2∶1 (3)3.0 mol·L-1
(4)95 g·mol-1 24 (5)11.2
7.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为________(保留两位小数)。
(3)写出由C(炭粉)与Fe2O3在高温下反应制备α-铁触媒的化学方程式(另一种产物可溶于水):________________________。
(4)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)。
【解析】(1)设FeO、Fe2O3分别为x mol、y mol,根据铁、氧物质的量之比得:
(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%≈72.41%。
(3)由题给信息知,C(炭粉)会将一部分Fe2O3还原成FeO,同时C(炭粉)被氧化成CO2。
(4)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0.5 mol CO2,在该条件下体积为12 L。
答案:(1)1∶1 (2)72.41%
(3)2Fe2O3+C4FeO+CO2↑ (4)6 g 12 L
一、选择题
1.(2019·通辽模拟)下列说法正确的是 ( )
A.在常温、常压下,1.7 g NH3含有的电子数为NA
B.在常温、常压下,11.2 L N2含有的分子数为0.5NA
C.标准状况下,11.2 L CCl4中含有的分子数目为0.5NA
D.标准状况下,22.4 L H2和O2的混合气体所含分子数为2NA
【解析】选A。在常温、常压下,1.7 g NH3的物质的量为0.1 mol,每个分子含有10个电子,所以总共含有的电子数为NA,A正确;在常温、常压下,11.2 L N2的物质的量不是0.5 mol,B错误;标准状况下, CCl4不是气体,不能计算其物质的量,C错误;标准状况下,22.4 L H2和O2的混合气体的物质的量为1 mol,其所含分子数为NA,D错误。
2.(新题预测)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列与NA有关的说法正确的是
( )
A.在反应KClO3+6HClKCl+3Cl2↑+3H2O中,当得到标准状况下67.2 L Cl2时,反应中转移的电子数为6NA
B.6.0 g SiO2晶体中含有的硅氧键数目为0.2NA
C.标准状况下,22.4 L NO和11.2 L O2混合后气体的分子总数为NA
D.S2和S8的混合物共6.4 g,其中所含硫原子数一定为0.2NA
【解析】选D。该反应中,KClO3中+5价氯元素被还原为0价,HCl中-1价氯元素部分被氧化为0价,故得到标准状况下67.2 L Cl2(即3 mol)时,反应中转移的电子数为5NA,A错误;SiO2晶体每个硅原子与周围4个氧原子形成Si—O键,6.0 g SiO2的物质的量为0.1 mol,则所含Si—O键的数目为0.4NA,B错误;标准状况下,22.4 L NO和11.2 L O2混合后反应生成1 mol NO2,由于存在平衡:2NO2N2O4,则所得气体分子总数小于NA,C错误;6.4 g S2和S8的混合物所含硫原子的物质的量为=0.2 mol,则所含硫原子数为0.2NA,D正确。
3.如图所示,①和②为两个体积相同的固定容器,图中“”和“”分别表示氢原子和氧原子,则下列说法正确的是 ( )
A.若①中的H2为1 mol,则②中所含原子总数为3.01×1023个
B.①和②中气体的质量之比为1∶8
C.H2、O2均能发生化合反应,但不能发生置换反应
D.两容器的温度和压强均相同
【解析】选B。根据图示可知,①和②中H2与O2的分子个数之比为2∶1,若H2为1 mol,则O2为0.5 mol,故氧原子数目为6.02×1023个,A项错误;①和②中H2与O2的分子个数之比为2∶1,所以其物质的量之比为2∶1,质量之比为1∶8,B项正确;H2能发生置换反应,如H2与CuO反应,O2也能发生置换反应,如O2与H2S反应,C项错误;根据阿伏加德罗定律,①和②两容器体积相同,但气体分子个数不同,所以两容器的温度和压强不可能均相同,D错误。
4.(2019·哈尔滨模拟)在甲、乙两个体积不同的密闭容器中,分别充入质量相同的CO、CO2气体时,两容器的温度和压强均相同,则下列说法正确的是 ( )
A.充入的CO分子数比CO2分子数少
B.甲容器的体积比乙容器的体积小
C.CO的摩尔体积比CO2的摩尔体积小
D.甲中CO的密度比乙中CO2的密度小
【解析】选D。质量相同的CO和CO2的物质的量之比为11∶7,在温度和压强相同时体积比为11∶7,但气体摩尔体积相同。
5.(2019·荆州质检)NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是( )
A.0.1 mol Fe在0.1 mol氯气中充分燃烧时转移的电子数为0.3NA
B.0.1 mol乙烷和丙烯的混合物所含氢原子数目为0.6NA
C.64 g的SO2与足量的O2充分反应后可得到NA个SO3分子
D.标准状况下,2.24 L四氯化碳含有的分子数目为0.1NA
【解析】选B。0.1 mol Fe在0.1 mol氯气中充分燃烧,Fe剩余,则转移电子数为0.2NA,A项错误;乙烷和丙烯的分子式分别为C2H6、C3H6,故0.1 mol该混合物含有0.6NA个氢原子,B项正确;SO2与O2的反应为可逆反应,SO2不可能完全反应生成SO3,故得到SO3分子数小于NA,C项错误;标准状况下,四氯化碳为液体,2.24 L CCl4的物质的量大于0.1 mol,故所含分子数目大于0.1NA,D项错误。
二、非选择题
6.过氧化钙(CaO2)是一种安全无毒物质,带有结晶水,通常还含有CaO。
(1)称取5.42 g过氧化钙样品,灼热时发生如下反应:
2[CaO2·xH2O]2CaO+O2↑+2xH2O,得到O2在标准状况下体积为672 mL,该样品中CaO2的物质的量为________。
(2)另取同一样品5.42 g,溶于适量稀盐酸中,然后加入足量的Na2CO3溶液,将溶液中Ca2+全部转化为CaCO3沉淀,得到干燥的CaCO3 7.0 g。
①样品中CaO的质量为________。
②样品中CaO2·xH2O的x值为________。
【解析】(1)n(CaO2)=n(CaO2·xH2O)=2n(O2)=2×=0.06 mol。
(2)①n(Ca2+)总=n(CaCO3)=7.0 g÷100 g·mol-1=0.07 mol,m(CaO)原=(0.07 mol-
0.06 mol)×56 g·mol-1=0.56 g。
②x=(5.42 g-0.56 g-0.06 mol×72 g·mol-1)÷18 g·mol-1÷0.06 mol=。
答案:(1)0.06 mol (2)①0.56 g ②
7.如图所示,在相同温度下,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。(不考虑NO2与N2O4的转化)
(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”)。
(4)最终容器内__________(填“有”或“无”)O2存在。
【解析】(1)由左右两室体积相同,两容器内气体密度相同可知,两容器中气体的质量相等,但NO和O2的摩尔质量不相等,故其物质的量不相等,开始时左右两室分子数不相同。(2)由于反应前后NO室的气体物质的量减小,故压强减小。
(3)体系的体积和气体的质量均未变化,密度不变。(4)由于NO与O2反应,O2过量,故最终容器内有O2存在。
答案: (1)不相同 (2)减小 (3)相同 (4)有
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。回答下列问题:
(1)该混合气体的平均摩尔质量为________。
(2)混合气体中碳原子的个数为________(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(3)将混合气体依次通过如图装置,最后收集在气球中。
①气球中收集到的气体的摩尔质量为________;
②标准状况下气球中收集到的气体的体积为________;
③气球中收集到的气体的电子总数为______
(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
【解析】(1)混合气体的体积为8.96 L,则其物质的量为n===
0.4 mol,混合气体的平均摩尔质量为=36 g·mol-1;
(2)设混合气体中CO的物质的量为x mol,CO2的物质的量为y mol,则根据混合物的质量为14.4 g可得:28x+44y=14.4①;根据气体的物质的量为0.4 mol可得: x+y=0.4②;联立①②解得:x=0.2,y=0.2;由于CO和CO2分子中均含1个碳原子,故0.2 mol CO和0.2 mol CO2中共含0.4 mol碳原子,即0.4NA个;
(3)将混合气体依次通过如图装置,则CO2会被NaOH溶液吸收,剩余CO,被浓硫酸干燥后,则在气球中收集到的是干燥纯净的CO气体;
①气球中收集到的气体为CO,故收集到的气体的摩尔质量为28 g·mol-1;
②气球中的气体为CO,其体积V=nVm=0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L;
③一个CO含有14个电子,则0.2 mol CO含有电子的物质的量为0.2 mol×14=
2.8 mol,电子总数为2.8NA。
答案:(1)36 g·mol-1 (2)0.4NA
(3)①28 g·mol-1 ②4.48 L ③2.8NA
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