气体摩尔体积 课后篇素养形成
合格考达标练
1.下图是1 mol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,1 mol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;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项结论只适用于气态物质,C错误;等质量的H2,压强越小、温度越高,气体体积越大,D正确。 2.下列说法正确的是( )
A.常温常压下,22.4 L CO2中含有NA个CO2分子 B.标准状况下,22.4 L CCl4中含有NA个CCl4分子 C.22.4 L Cl2中含有NA个Cl2分子
D.标准状况下,1.12 L O2和CO2的混合气体中含有0.1NA个氧原子 答案D 解析常温常压下,22.4 L CO2的物质的量不是1 mol,所含CO2分子数不是NA,A项错误;标准状况下,CCl4是液体,B项错误;没有指出Cl2所处条件是否为标准状况,C项错误;标准状况下,1.12 L CO2和1.12 L O2均含有0.1 mol O原子,所以1.12 L CO2和O2的混合气体中含有的氧原子数为0.1NA,D项正确。
3.下列说法正确的是( ) A.32 g O2所占的体积约为22.4 L
B.22.4 L N2含有阿伏加德罗常数个氮气分子 C.在标准状况下,22.4 L水的质量约为18 g
D.22 g二氧化碳与标准状况下11.2 L HCl含有相同的分子数 答案D 解析A、B项没有指明温度和压强,错误;C项,标准状况下水不呈气态,所以22.4 L水的物质的量不是1 mol,故其质量不是18 g;D项,22 g CO2的物质的量为0.5 mol,标准状况下11.2 L HCl的物质的量也是0.5 mol,两种气体的物质的量相同,所以含有的分子数也相同,选项D符合题意。
4.在标准状况下,相同质量的下列气体:①Cl2、②H2、③N2、④CO2、⑤O2,体积由大到小的顺序是( )
A.③②④⑤① C.①④⑤②③ 答案D 解析同温同压下,相同质量的任何气体,体积比等于摩尔质量的反比。因此,题述气体体积由大到小的顺序实际上是摩尔质量由小到大的顺序。 5.NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 A.273 ℃、1.01×105 Pa时,1 mol气体体积小于22.4 L B.1 mol H2的体积为22.4 L
C.在标准状况下,以任何比例混合的CO和CO2的混合物22.4 L,所含的分子数为NA D.11.2 L氢气所含的原子数为NA 答案C 解析A选项中,273 ℃高于0 ℃,温度升高,气体分子间的距离增大,气体体积增大,故A错误;B选项中,在常温常压下,1 mol H2的体积不等于22.4 L,B错误;C选项中,22.4 L CO和CO2混合气体在标准状况下的物质的量为1 mol,所含分子数为NA,C项正确;D项,未指明气体所处状况,无法确定气体摩尔体积,也就无法确定其分子数,D项错误。
6.(2020辽宁朝阳高一检测)只给出表中甲和乙对应的量,不能用来求物质的量的是( )
选甲 项 A 物质的微粒数 标准状况下气体摩尔体B 积 C 固体体积 非标准状况下物质的质D 量 乙 阿伏加德罗常数 标准状况下气体体积 固体密度 物质的摩尔质量 B.③②④①⑤ D.②③⑤④①
( )
答案C 解析A项对应公式n=
𝑁
,B项对应公式𝑁A
𝑚
n=
𝑉
22.4 L·mol
-1;C项只能求出固体的质量,不知摩尔质量,无法
求解其物质的量;D项对应公式n=𝑀。
7.下列情况中,气体分子数不一定相同的是( ) A.相同体积的CO和CO2 B.同温同压下1 L CO和1 L CO2 C.常温常压下1 g CO和1 g N2 D.在0 ℃时,同压下等体积的CO2和H2 答案A 解析根据“三同定一同”,A项没有指明气体所处的温度和压强,只知体积相同,无法确定分子数是否相同。
8.(2020安徽合肥六校期末联考)下列说法不正确的是 A.同温同压下,相同质量的NO和C2H4(气体)体积相同 B.同温同压下,气体的密度之比等于摩尔质量之比 C.同温同压下,相同体积的H2和CO2的原子数之比为2∶3 D.同温同体积的气体,若物质的量相同则压强相同 答案A 解析NO和C2H4的摩尔质量不相等,质量相同时,物质的量不相等,所以同温同压下的体积不相等,A项错误;根据密度ρ=
𝑀
,同温同压下,Vm相同,则气体的密度之比等于它们的摩尔质量之比,B项正确;𝑉m
( )
同温同压下,相同体积的任何气体具有相同的分子数,分子数相同的H2和CO2的原子数之比为2∶3,C项正确;同温同体积的气体,物质的量与压强成正比,D项正确。
9.(1)同温同压下,同体积的CO2和CO,它们的分子数之比为 ,原子数之比为 ,物质的量之比为 ,质量之比为 ,密度之比为 。 (2)若1 g CO2中含有x个原子,则阿伏加德罗常数可表示为 。 答案(1)1∶1 3∶2 1∶1 11∶7 11∶7
(2)3 mol-1
解析(1)可先求出两气体的物质的量之比,再求其他量之比。
(2)由于n==则
𝑁NA=
𝑛𝑚𝑀1 g44 g·mol
-144𝑥
=
1
mol, 44=
144mol
𝑥×31
=
44𝑥
mol-1。 3等级考提升练
10.(2020山东济宁期末)用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,22.4 L O2含有的原子数为NA B.23 g钠与O2完全反应时失去电子数目为2NA C.标准状况下,18 g H2O中含有的分子数为NA D.标准状况下,11.2 L CO2含NA个CO2分子 答案C 解析标准状况下,22.4 L O2的物质的量为1 mol,故所含原子数为2NA,A项错误;23 g钠的物质的量为
23 g23 g·mol
-1=1 mol,在与
O2反应的过程中,只有Na化合价升高,其化合价从0价升高至+1价,故转移电子
18 g
-1=1 mol,其分子数为
数为NA,B项错误;18 g H2O的物质的量为L CO2的物质的量为
11.2 L
18 g·mol
NA,C项正确;标准状况下,11.2
22.4 L·mol
-1=0.5 mol,所含分子数为
0.5NA,D项错误。
11.臭氧,化学式为O3,又称三原子氧、超氧,因其类似鱼腥味的臭味而得名,在常温下可以自行还原为氧气。比重比O2大,易溶于水,易分解。臭氧可作为氧化剂,产物无污染。关于O2与O3气体,下列比值一定为2∶3的是( )
A.若两种气体所占体积相同,两种气体的质量之比 B.若温度及压强相同,两种气体的密度之比 C.若两种气体原子数相同,两种气体的质子数之比 D.若两种气体的质量相同,两种气体的分子数之比 答案B 解析如不在相同条件下,相同体积的两种气体的物质的量不一定相同,则质量比不一定等于2∶3,A错误;温度和压强相同,Vm相同,由ρ==
𝑚𝑉𝑀
可知,两种气体的密度之比等于摩尔质量之比,等于𝑉m
2∶
3,B正确;两种气体都由O原子组成,则两种气体原子数相同,两种气体的质子数相同,C错误;两种气体的质量相同,由n=𝑀=𝑁可知,两种气体的分子数之比等于摩尔质量的反比,为3∶2,D错误。
A
𝑚𝑁
12.标准状况下有:①6.72 L甲烷;②3.01×1023个氯化氢分子;③13.6 g硫化氢;④0.2 mol NH3。下列对这四种气体的相关量的关系叙述不正确的是( ) A.体积:④<①<②<③ B.密度:①<④<③<② C.质量:④<①<③<② D.氢原子数:②<④<③<① 答案A 解析①n(CH4)=
②n(HCl)=③n(H2S)=
6.72 L22.4 L·mol
-1=0.3 mol,
3.01×1023
6.02×1023mol13.6 g
-1=0.5 mol,
34 g·mol
-1=0.4 mol,
④n(NH3)=0.2 mol。
在标准状况下,根据𝑉1=𝑛1知,四种气体的体积按从小到大的顺序是④①③②;根据𝜌1=𝑀1知,四
2222
种气体密度按从小到大的顺序是①④③②;根据m=n·M可知,质量按从小到大的顺序是④①③②;根据每种气体的物质的量及分子的构成可知,氢原子个数按由少到多的顺序是②④③①。
13.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(NA为阿伏加德罗常数的值) A.𝑎𝑁 L
AC.𝑏𝑁 L A
22.4𝑎𝑐22.4𝑏𝑐
𝑉
𝑛
𝜌
𝑀
( )
B.𝑐𝑁 L
AD.𝑎𝑐𝑁 L
A
22.4𝑎𝑏
22.4𝑏
答案A 解析a g气体的物质的量:n=
𝑏
mol 𝑁A
该气体的摩尔质量:M=𝑏A g·mol-1 c g气体的物质的量:n'=
𝑏𝑐
mol 𝑎𝑁A
𝑎𝑁
c g气体在标准状况下的体积: V=
𝑏𝑐22.4𝑏𝑐 mol×22.4 L·mol-1= L。 𝑎𝑁A𝑎𝑁A
14.同温同压下,某容器充满O2后的质量为116 g,若充满CO2后的质量为122 g,现充满某气体后的质量为114 g,则该气体的相对分子质量为( ) A.28 答案A 解析方法一:按常规思路,设容器的质量为m。同温同压下,
116 g-𝑚32 g·mol
-1B.60 C.32 D.44
𝑉1
𝑉2
=
𝑛1
,因为容器体积不变,所以有𝑛2
=
122 g-𝑚44 g·mol
-1,得
m=100 g,然后由
116 g-100 g32 g·mol
-1=
114 g-100 g𝑀(某)
,得M(某)=28 g·mol-1,即相对分子质量
为28,选A。
方法二:差量法。同温同压下,气体质量之差和相对分子质量之差之间存在着正比关系,因此可以不计算容器的质量,直接由气体质量差和相对分子质量差的正比关系求得。即
122 g-114 g
-1122 g-116 g
-144 g·mol-32 g·mol
-1=
44 g·mol-𝑀(某)
,解得M(某)=28 g·mol-1,选A。
方法三:估算法。由阿伏加德罗定律可知n(O2)=n(CO2)=n(气体),m=n·M,m与M成正比。 故M(某)15.在标准状况下,由CO和CO2组成的混合气体13.44 L,质量为20 g。此混合气体中C和O两种原子的物质的量之比为( ) A.3∶4 答案A 解析根据CO和CO2中C与O的原子个数比可知B、C项不合题意。若为D项,则气体全部由CO2组成,标准状况下13.44 L CO2的质量为13.44 L22.4 L·mol
B.4∶3 C.2∶1 D.1∶2
44 g·mol-1=26.4 g≠20 g,故-1×D项错误。
16.同温同压下,a g甲气体和2a g乙气体所占的体积之比为1∶2,根据阿伏加德罗定律判断,下列叙述不正确的是( )
A.同温同压下,甲和乙的密度之比为1∶1 B.甲与乙的相对分子质量之比为1∶1
C.同温同体积下,等质量的甲和乙的压强之比为1∶1
D.等质量的甲和乙中的原子数之比为1∶1 答案D 解析同温同压下,气体摩尔体积相同,a g甲气体和2a g乙气体所占的体积之比为1∶2,根据ρ=知,其密度相同,故A正确;根据m=nM=
𝑚𝑀
𝑉×M知,二者的相对分子质量之比为𝑉m
𝑚𝑉
1∶1,故B正确;根据
pV=nRT=×RT知,同温同体积下,等质量的甲和乙的压强之比等于其摩尔质量的反比,因为二者摩尔质量相同,所以压强相同,故C正确;等质量的两种气体的物质的量相同,但分子的构成未知,所以无法判断原子个数是否相同,故D错误。
17.一定量的液态化合物XY2在一定量的O2中恰好完全燃烧,反应的化学方程式为:XY2(液)+3O2(气)
XO2(气)+2YO2(气)。
测得生成物的总体积为672 mL,密度为2.56 g·L-1(标准状况)。则: (1)反应前O2的体积为 mL(标准状况)。 (2)化合物XY2的摩尔质量为 。
(3)若XY2分子中X、Y两元素的质量比为3∶16,则X、Y分别为 、 。 答案(1)672 (2)76 g·mol-1 (3)C S
解析根据反应的化学方程式可知,该反应是反应前后气体体积不变的反应,故反应前O2的体积为672 mL,其物质的量为
672×10-3L22.4 L·mol
-1=0.03 mol,则n(XY2)=3n(O2)=0.01 mol,再据质量守恒得m(XY2)=m(生成
1
物)-m(O2)=0.672 L×2.56 g·L-1-0.03 mol×32 g·mol-1≈0.76 g,所以M(XY2)=0.01mol=76 g·mol-1。若XY2分子中X、Y两元素质量比为3∶16,则X的相对原子质量为76×=12,即为碳,Y的相对原子质量为76××=32,即为硫。
18.(1)质量之比为16∶7∶6的三种气体SO2、CO、NO,分子个数之比为 ,氧原子个数之比为 ,相同条件下的体积之比为 。
(2)标准状况下,1.7 g NH3的体积为 L,它与标准状况下 L H2S含有相同数目的氢原子。
(3)某气体氧化物的化学式为RO2,在标准状况下,1.28 g该氧化物的体积为448 mL,则该氧化物的摩尔质量为 ,R的相对原子质量为 。 答案(1)5∶5∶4 10∶5∶4 5∶5∶4
(2)2.24 3.36 (3) g·mol-1 32
解析(1)质量之比为16∶7∶6,说明其物质的量之比为∶28∶30=5∶5∶4,所以其分子数之比为5∶5∶4,氧原子数之比为10∶5∶4,相同条件下的体积之比为5∶5∶4。(2)1.7 g NH3的物质的量为
1.7 g17 g·mol
-1=0.1 mol,在标准状况下的体积为
0.76 g
3
19
161912
1676
0.1 mol×22.4 L·mol-1=2.24 L,0.1 mol NH3含有0.3 mol H,与
0.15 mol H2S含有相同数目的氢原子,标准状况下0.15 mol H2S的体积为0.15 mol×22.4 L·mol-1=3.36 L。(3)在标准状况下,1.28 g该氧化物的体积为448 mL,其物质的量为为
1.28 g
= g·mol-1,R的相对原子质量为0.02mol0.448 L22.4 L·mol
-1=0.02 mol,摩尔质量
-16×2=32。
新情境创新练
19.煤炭燃烧时会产生二氧化碳和一氧化碳,多少与氧气是否充足有关。氧气充足时产生二氧化碳较多,产生一氧化碳较少;氧气不充足时产生二氧化碳较少,产生一氧化碳较多,氧气越不充足产生的一氧化碳越多。现有煤燃烧产生的14.4 g CO和CO2的混合气体,在标准状况下其体积为8.96 L。 请回答下列问题:
(1)该混合气体的平均摩尔质量为 。
(2)该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)将该混合气体依次通过如下图所示装置,最后收集在气球中(体积在标准状况下测定)。
①气球中收集到的气体的摩尔质量为 ;
②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); ③标准状况下气球中收集到的气体的体积为 L。 答案(1)36 g·mol-1 (2)0.4NA
(3)①28 g·mol-1 ②2.8NA ③4.48 解析(1)气体的物质的量为
8.96 L22.4 L·mol
mol-1;(2)-1=0.4 mol,该混合气体的平均摩尔质量为M=0.4mol=36 g·14.4 g
设混合气体中CO的物质的量为x,CO2的物质的量为y,则x+y=0.4 mol,28 g·mol-1x+44 g·mol-1 y=14.4 g,解得:x=0.2 mol、y=0.2 mol,由于CO分子和CO2分子中均含1个碳原子,故0.2 mol CO和0.2 mol CO2含0.4 mol C原子即0.4NA个;(3)将混合气体依次通过题图装置,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,摩尔质量为28 g·mol-1;②一分子CO含有14个电子,由(2)求出CO的物质的量为0.2 mol,则电子的物质的量为0.2 mol×14=2.8 mol,电子总数为2.8NA;③气球中的气体为CO,其体积V=nVm=0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L。
