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第二单元 物质的量 气体摩尔体积 一、选择题 1．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是 ( )。 A．标准状况下，将22.4 L氯化氢溶于足量水中，溶液中含有的HCl分子数为NA B．常温常压下，16 g 14CH4所含中子数目为8NA C．常温常压下，Na2O2与足量H2O反应，共生成0.2 mol O2，转移电子的数目为0.4 NA D．标准状况下，22.4 L空气含有NA个单质分子 解析 盐酸溶液中不存在氯化氢分子，A选项错误；16 g14CH4的物质的量为＝0.89 mol，含有的中子数为0.89 mol×8＝7.1 mol，B选项错误；Na2O2与足量H2O反应，共生成0.2 mol O2，O的化合价由－1价转变为0价，转移电子0.2 mol×2＝0.4 mol，C选项正确；空气是多种气体的混合物，也有化合物分子，D选项错误。 答案 C 2．如图为两瓶体积相等的气体，在同温同压时对两瓶内气体的描述一定正确的是( ) A．所含原子数相等 B．气体密度相等 C．气体质量相等 D．平均摩尔质量相等 解析 据阿伏加德罗定律可知，两瓶内气体的物质的量相等，故A项正确；由于N2和O2的物质的量不确定，无法比较密度、质量及平均摩尔质量，其余选项均错误。 答案 A 3．过氧化钠与CO2作用，反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2。当0.2 mol NaO2与足量CO2完全反应后，下表对生成物Na2CO3 和O2的描述中正确的是 ( )。 关于O2的描述 A 21.2 g O2的摩尔质量是36 g·mol－1 B 21.6 g 生成标准状况下O2的体积为2.24 L C 21.6 g O2的摩尔质量是34 g·mol－1 D 22.4 g 生成标准状况下O2的体积为2.24 L 解析 Na2O2与CO2的反应，实质是－1价的氧的歧化反应。生成物Na2CO3中有1个O为18O，摩尔质量为108 g·mol－1；氧气为18O2，摩尔质量为36 g·mol－1。 答案 B 4．同温同压下，x g的甲气体和y g的乙气体占有相同的体积，根据阿伏加德罗定律判断，下列叙述错误的是( )。 A．x∶y等于甲与乙的相对分子质量之比 B．x∶y等于等质量的甲与乙的分子个数之比 C．x∶y等于同温同压下甲与乙的密度之比 D．y∶x等于同温同体积下等质量的甲与乙的压强之比 解析 T、P一定的气体，因V甲＝V乙，所以n甲＝n乙?＝，所以＝。 答案 B 5．在相同的温度和压强下，4个容器中分别装有4种气体。已知各容器中的气体和容器的容积分别是a.CO2，100 mL；b.O2,200 mL；c.N2,400 mL；d.CH4,600 mL。则4个容器中气体的质量由大到小的顺序是( )。 A．a＞b＞c＞d B．b＞a＞d＞c C．c＞d＞b＞a D．d＞c＞a＞b 解析 据阿伏加德罗定律推论： n(CO2)∶n(O2)∶n(N2)∶n(CH4) ＝V(CO2)∶V(O2)∶V(N2)∶V(CH4) ＝100 mL∶200 mL∶400 mL∶600 mL＝1∶2∶4∶6 m(CO2)∶m(O2)∶m(N2)∶m(CH4) ＝(1×44)∶(2×32)∶(4×28)∶(6×16) ＝11∶16∶28∶24，所以c＞d＞b＞a。 答案 C 6． m g某金属M溶于盐酸中，放出的气体在标准状况下的体积为n L，并生成氯化物MCl2，则金属M的相对原子质量是( ) A．n/m B．2m/n C．m/22.4n D．22.4m/n 解析 M为＋2价金属，M与生成H2的量关系为：M～H2↑，则有＝ ，解得M(M)＝ g·mol－1，故金属M的相对原子质量为。 答案 D 7．用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )。 A．常温常压下，5.6 g乙烯和环丙烷的混合气体中含有的碳原子数为0.4 NA B．1 mol Cl2通入足量水中反应转移的电子数为NA C．0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液中CO、HCO和H2CO3总数为0.1 NA D．标准状况下，2.24 L三氯甲烷中含有C-Cl数目为0.3 NA 解析 本题以阿伏加德罗常数为载体考查物质的量的计算及有关物质的性质。Cl2与H2O的反应为可逆反应，B项错；溶液体积未知无法求CO、HCO和H2CO3总数，C项错；CHCl3在标准状况下为液体，不能用气体摩尔体积计算，D项错。 答案 A 二、非选择题 8．在标准状况下，①6.72 L CH4气体 ②3.01×1023个HCl气体分子 ③13.6 g H2S气体 ④0.2 mol NH3，按下列要求对这四种气体的关系从大到小进行排列(用上述数字序号表示)：(1)标准状况下四种气体的体积是____________________________________。 (2)四种气体的质量为______________________________________________________。 解析 四种气体的物质的量分别为0.3 mol、0.5 mol、0.4 mol、0.2 mol。 (1)标准状况下气体的体积与物质的量成正比，所以有 V(HCl)>V(H2S)>V(CH4)>V(NH3)。 (2)四种气体的质量分别为： m(CH4)＝0.3 mol×16 g/mol＝4.8 g m(HCl)＝0.5 mol×36.5 g/mol＝18.25 g m(H2S)＝13.6 g m(NH3)＝0.2 mol×17 g/mol＝3.4 g。 答案 (1)②>③>①>④ (2)②>③>①>④ 9．(1)在同温、同压下，实验测得CO、N2和O2三种气体的混合气体的密度是H2的14.5倍，其中O2的质量分数为________。若其中CO和N2的物质的量之比为1∶1，则混合气体中氧元素的质量分数为________。 (2)相同条件下，某Cl2与O2混合气体100 mL恰好与150 mL H2化合生成HCl和H2O，则混合气体中Cl2与O2的体积比为________，混合气体的平均相对分子质量为________ 解析 (1)三种气体的平均相对分子质量为14.5×2＝29，因CO与N2的相对分子质量相同，求算平均相对分子质量时可一并考虑，设O2的物质的量分数为x，则CO和N2的物质的量分数为(1－x)，因此有：32x＋28(1－x)＝29，解得x＝0.25。O2的质量分数为×100%＝27.6%。 若CO和N2的物质的量之比为1∶1，设混合气体为1 mol，则混合气体中氧原子的物质的量为：0.25 mol×2＋(0.75 mol÷2)×1＝0.875 mol，氧元素的质量分数为×100%＝48.3%。 (2)设Cl2的体积为x mL，则O2的体积为(100－x)mL。根据反应H2＋Cl2点燃(点燃反)2HCl、2H2＋O2点燃(点燃l)2H2O知，反应中消耗的H2为：x mL＋2(100－x)mL＝150 mL，解得x＝50 mL。因此n(Cl2)∶n(O2)＝1∶1。体积百分含量各占50%。混合气体的相对分子质量为：71×50%＋32×50%＝51.5。 答案 (1)27.6% 48.3% (2)1∶1 51.5 10．一定质量的液态化合物XY2，在标准状况下一定质量的O2中恰好完全燃烧，反应的化学方程式为：XY2(l)＋3O2(g)点燃(点燃完)XO2(g)＋2YO2(g)，冷却后，在标准状况下测得生成物的体积是672 mL，密度是2.56 g·L－1，则： (1)反应前O2的体积是________。 (2)化合物XY2的摩尔质量是________。 (3)若XY2分子中X、Y两元素的质量比是3∶16，则X、Y两元素分别为________和________(写元素符号)。 解析 (1)由反应XY2(l)＋3O2(g)点燃(点燃符)XO2(g)＋2YO2(g)可知，反应前后气体的体积变化为0，故V(O2)＝672 mL。 (2)由m＝ρV，生成物的质量m＝0.672 L×2.56 g·L－1＝1.72 g， XY2 ＋ 3O2(g)点燃(点燃 )XO2＋2YO2， 0．01 mol 0.03 mol 所以M(XY2)＝＝76 g·mol－1。 (3)由＝，Mr(X)＋2Mr(Y)＝76，得Mr(X)＝12，Mr(Y)＝32，则X为C，Y为S。 答案 (1)672 mL (2)76 g·mol－1 (3)C S 11．合成氨工业生产中所用的αFe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________(用小数表示，保留2位小数)。 (3)以Fe2O3为原料制备上述催化剂，可向其中加入适量炭粉，发生如下反应：2Fe2O3＋C高温(高温入)4FeO＋CO2↑。为制得这种活性最高的催化剂，理论上应向480 g Fe2O3 粉末中加入炭粉的质量为______，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：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：≈0.72。 (3)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 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CO2为0.5 mol，在该条件下，体积为12 L。 答案 (1)1∶1 (2)0.72 (3)6 g (4)12 L 1 |
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