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1、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 gB.在标准状况下,1 mol水的体积是22.4 LC.气体摩尔体积Vm22.4 L·mol-1,表示1 mol任何气体的体积在标准状况下约为22.4 LD.阿伏加德罗常数NA6.02×1023,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
2、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Vm22.4 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 LC.标准状况下,22.4 L CCl4中
3、含有的CCl4分子数为NAD.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:6.72 L CH4;3.01×1023个HCl分子;13.6 g H2S;0.2 mol NH3。下列关系不正确的是()A.体积:<<<B.质量:<<<C.物质的量:<<<D.氢原子数:<<<【解析】选C。6.72 L C
4、H4的物质的量为=0.3 mol,3.01×1023个HCl分子的物质的量为=0.5 mol,13.6 g H2S的物质的量为=0.4 mol,0.2 mol NH3。标准状况下体积之比等于其物质的量之比,体积:<<<,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:<<<,B正确;物质的量大小顺序为<<<,
5、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:<<<,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321B.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
6、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632,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,
7、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
8、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 L0.5(2)28 g·mol-1氢(3)0.46.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
9、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
10、原子数的CO与CO2的物质的量之比为21,标准状况下,体积之比为21。(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
11、.2 g。答案:(1)0.2NA(2)21(3)3.0 mol·L-1(4)95 g·mol-124(5)11.27.合成氨工业生产中所用的-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45,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12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-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
12、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)=45,xy=21,Fe2+与Fe3+物质的量之比为x2y=11。(2)根据催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为12,可推知,FeO、Fe2O3的物质的量之比为11,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。
13、(4)由于催化剂中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为12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11,原料480 g Fe2O3为3 mol,Fe2O32FeO,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)11(2)72.41%(3)2Fe2O3+C4FeO+CO2(4)6 g12 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NAB.在常温、常压
14、下,11.2 L N2含有的分子数为0.5NAC.标准状况下,11.2 L CCl4中含有的分子数目为0.5NAD.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
15、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6NAB.6.0 g SiO2晶体中含有的硅氧键数目为0.2NAC.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NAD.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SiO键,6
16、.0 g SiO2的物质的量为0.1 mol,则所含SiO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,和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.若中的H2为1 mol,则中所含原子总数为3.01×1023个B.和中气体的质量之比为18C.H2、O2均能发生化合反应,但不能发生置换反
17、应D.两容器的温度和压强均相同【解析】选B。根据图示可知,和中H2与O2的分子个数之比为21,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;和中H2与O2的分子个数之比为21,所以其物质的量之比为21,质量之比为18,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,和两容器体积相同,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
18、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117,在温度和压强相同时体积比为117,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0.3NAB.0.1 mol乙烷和丙烯的混合物所含氢原子数目为0.6NAC.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,
19、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
20、,灼热时发生如下反应:2CaO2·xH2O2CaO+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。样品中CaO的质量为_。 样品中CaO2·xH2O的x值为_。 【解析】(1)n(CaO2)=n(CaO2·xH2O)=2n(O2)=2×=0.06 mol。(2)n(Ca2+)总=n(CaCO3)=7.0 g÷100
21、 g·mol-1=0.07 mol,m(CaO)原=(0.07 mol-0.06 mol)×56 g·mol-1=0.56 g。x=(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)0.56 g7.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
22、”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
23、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。气球中收集到的气体的摩尔质量为_; 标准状况下气球中收集到的气体的体积为_; 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=8.96 L22.4 L·mol-1=0.4 mol,混合气体的平均摩尔质
24、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=14.4;根据气体的物质的量为0.4 mol可得: x+y=0.4;联立解得: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;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;气球中的气体为CO,其体积V=nVm=0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L;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)28 g·mol-14.48 L2.8NA9