高中化学鲁科版必修1第3节 化学中常用的物理量-物质的量第2课时课后测评
展开一、概念判断(判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”,共5小题,每题1分,共5分)
1.在相同条件下,1 ml任何物质的体积均相同。( )
提示:×。同温同压下,1 ml任何气体的体积均相同,固体或液体不相同。
2.同温同压下,1 ml气体的体积均为22.4 L。( )
提示:×。同温同压下,1 ml任何气体的体积均相同,但不一定是22.4 L,标准状况下是22.4 L。
3.标准状况下,1 ml任何物质的体积都约为22.4 L。( )
提示:×。标准状况下,1 ml任何气体的体积都约为22.4 L,固体或液体则不是。
4.同温同压下,相同物质的量的气体的体积相同。( )
提示:√。
5.标准状况下,1 ml H2O的体积为22.4 L。( )
提示:×。标准状况下H2O为液态,不能应用气体摩尔体积计算其物质的量。
二、选择题(本题包括8小题,每题2分,共16分)
·题组1 影响物质体积大小的因素
1.气体的体积主要是由以下什么因素决定的( )
①气体分子的直径 ②气体物质的量的多少 ③气体分子间的平均距离 ④气体分子的相对分子质量
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
【解析】选C。气体体积大小主要受粒子数目和分子间距离影响。
2.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 ml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
【解析】选C。从微观角度来说,物质的体积由粒子数目、粒子大小和粒子间距决定, 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;压强越小、温度越高,气体体积越大, D正确。
3.气体体积的大小,与下列因素无关的是( )
A.气体分子数目 B.温度
C.压强 D.分子直径
【解析】选D。气体体积的大小主要决定因素是分子数目,气体分子之间的距离(与压强和温度有关),与气体的分子直径没有关系。
·题组2 气体摩尔体积
4.下列说法正确的是( )
A.1 ml O2和1 ml N2所占的体积都约为22.4 L
B.H2的气体摩尔体积约为22.4 L
C.在标准状况下,1 ml H2和1 ml H2O所占的体积都约为22.4 L
D.在标准状况下,22.4 L由N2、N2O组成的混合气体中所含有的氮原子的物质的量约为2 ml
【解析】选D。没有明确温度和压强,无法确定气体的体积,A错误;气体摩尔体积的单位不是“L”,而是“L·ml-1”或“m3·ml-1”,另外未指明气体所处的温度和压强,H2的气体摩尔体积不一定为22.4 L·ml-1,B错误;在标准状况下水不为气态,1 ml水的体积远小于22.4 L,C错误;在标准状况下,22.4 L混合气体的物质的量约为1 ml,再结合N2、N2O的分子构成可知,所含氮原子的物质的量约为2 ml,D正确。
5.有一份气体样品的质量是14.2 g,标准状况下的体积为4.48 L,该气体的摩尔质量是( )
A.28.4 g B.28.4 g·ml-1
C.71 g·ml-1 D.14.2 g·ml-1
【解析】选C。该气体的物质的量=4.48 L÷22.4 L·ml-1=0.2 ml,其摩尔质量=14.2 g÷0.2 ml=71 g·ml-1。
【易错警示】使用22.4 L·ml-1时的注意事项
①条件:必须为标准状况。因此一定要看清气体所处的状况。
②物质状态:必须为气体,可以是单一气体,也可为混合气体。如水、酒精、四氯化碳等物质在标准状况下不是气体。
③数值:22.4 L·ml-1是近似值。
6.(2021·泉州高一检测)在25 ℃,1.01×105 Pa的压强下,7.84 L N2的物质的量A.0.35 ml B.大于0.35 ml
C.小于0.35 ml D.无法确定
【解析】选C。标准状况下,7.84 L的气体的物质的量是0.35 ml,但是在25 ℃,1.01×105 Pa条件下,气体体积要膨胀,所以物质的量要小于0.35 ml。
·题组3 阿伏加德罗定律
7.现有同温同压下1 ml H2和1 ml O2,下列说法正确的是( )
A.质量相同,体积不同
B.分子数相同,质量不同
C.体积相同,分子数不同
D.体积相同,原子数不同
【解析】选B。同温同压下,1 ml H2和1 ml O2的分子数相同,原子数相同,体积也相同,但质量一定不同。
【易错警示】(1)阿伏加德罗定律既适用于单一气体,也适用于混合气体。
(2)同温、同压、同体积和同分子数(或同物质的量),共同存在,相互制约,只要“三同”成立,“第四同”必定成立。
8.在同温同压下,A容器中盛有H2,B容器中盛有NH3,若使它们所含的原子总数相等,则两个容器的体积之比是( )
A.2∶1 B.1∶2 C.2∶3 D.1∶3
【解析】选A。若A容器与B容器中原子总数相等,则其分子数之比为2∶1,根据阿伏加德罗定律,两容器体积比为2∶1。
三、非选择题(本题包括1小题,共9分)
9.(金榜原创题)(素养新思维)为了更好地理解阿伏加德罗定律,某学习小组对
1 ml不同气体在不同条件下的体积进行分析探究,得到表格:
(1)从上表分析得出的结论:
①1 ml任何气体,在标准状况下的体积都约为
___________________________________________________________________。
②1 ml不同的气体,在不同的条件下,体积______________(填“一定”“一定不”或“不一定”)相等。
③某条件下,1 ml任何气体的体积为22.4 L,该条件__________(填“一定”“一定不”或“不一定”)是标准状况。
(2)理论依据:相同条件下,1 ml任何气体的体积几乎相等,原因是①_________________________________________________________________,
②_________________________________________________________________。
(3)应用:在标准状况下,4 g O2的体积为多少升?(写出计算过程)
【解析】(1)从表中的数据可以看出:1 ml 任何气体在标准状况下,体积都约为22.4 L;1 ml不同气体,在不同条件下,体积不一定相同;在273 ℃,202 kPa下,1 ml 气体体积也约为22.4 L。
(2)因为在相同的温度和压强下,任何气体分子间的平均距离几乎相同且1 ml气体的分子数目也相同,所以在相同条件下,1 ml任何气体的体积几乎相等。
(3)4 g O2的物质的量n(O2)= eq \f(4 g,32 g·ml-1) =0.125 ml。在标准状况下的体积为0.125 ml×22.4 L·ml-1=2.8 L。
答案:(1)①22.4 L ②不一定 ③不一定
(2)①气体分子数目相等 ②相同条件下,气体分子间的平均距离几乎相等
(3)V(O2)=n×22.4 L·ml-1= eq \f(m,M) ×22.4 L·ml-1= eq \f(4 g,32 g·ml-1) ×22.4 L·ml-1=
2.8 L
一、选择题(共15题,每小题3分,共45分)
1.(2021·绵阳高一检测)下列说法正确的是( )
①标准状况下,6.02×1023个气体分子所占的体积约为22.4 L
②0.5 ml N2的体积为11.2 L
③标准状况下,1 ml H2O的体积为22.4 L
④常温常压下,28 g CO与N2的混合气体所含原子数为2NA
⑤任何气体的气体摩尔体积都约为22.4 L·ml-1
⑥标准状况下,体积相同的两种气体的分子数一定相同
A.①③⑤ B.④⑥
C.③④⑥ D.①④⑥
【解析】选D。①6.02×1023个气体分子物质的量为1 ml,标准状况下占有的体积约是22.4 L,故①正确;②氮气不一定处于标准状况下,0.5 ml N2的体积不一定为11.2 L,故②错误;③标准状况下,水不是气体,1 ml H2O的质量为18 g,其体积远小于22.4 L,故③错误;④CO与N2的摩尔质量都是28 g·ml-1,28 g CO与N2的混合气体物质的量为1 ml,均为双原子分子,故混合气体含有2 ml原子,即混合气体所含原子数为2NA,故④正确;⑤任何气体的气体摩尔体积不一定为22.4 L·ml-1,与温度、压强有关,故⑤错误;⑥相同条件下,气体的体积相等,含有的分子数目相同,故⑥正确。
2.瓦斯中甲烷与氧气的体积比为1∶2 时极易爆炸,此时甲烷与氧气的质量比为( )
A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4
【解析】选D。相同条件下,甲烷与氧气的体积比为1∶2,则甲烷与氧气的物质的量之比为1∶2,此时甲烷与氧气的质量比为(1 ml×16 g·ml-1)∶(2 ml×
32 g·ml-1)=1∶4。
3.在同温同压下,相同体积的甲、乙两种气体的质量比是17∶14。若乙气体是CO,则甲气体可能是( )
A.H2S B.HCl
C.NH3 D.Cl2
【解析】选A。同温同压下,同体积的甲、乙两种气体物质的量相同,质量比是17∶14,根据m=nM可知,甲与乙的摩尔质量之比为17∶14,若乙气体是CO,则M(甲)∶28 g·ml-1=17∶14,故M(甲)=34 g·ml-1,各选项中只有H2S符合。
4.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 ml NH3。下列对这四种气体的关系从小到大排序不正确的是( )
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
【解析】选A。①6.72 L CH4物质的量为 eq \f(6.72 L,22.4 L·ml-1) =0.3 ml,②3.01×1023个HCl分子的物质的量为0.5 ml,③13.6 g H2S的物质的量为 eq \f(13.6 g,34 g·ml-1) =0.4 ml,④0.2 ml NH3。相同条件下,气体的体积之比等于物质的量之比,所以体积②>③>①>④,A错误;各物质的摩尔质量分别为①CH4为16 g·ml-1,②HCl为36.5 g·ml-1,③H2S为34 g·ml-1,④NH3为17 g·ml-1,相同条件下,密度之比等于摩尔质量之比,所以密度②>③>④>①,B正确;各物质的质量分别为①CH4为0.3 ml×16 g·ml-1=4.8 g,②HCl为0.5 ml×36.5 g·ml-1=18.25 g,③H2S 13.6 g,④NH3为0.2 ml×17 g·ml-1=3.4 g,所以质量②>③>①>④,C正确;各物质中H原子的物质的量分别为①CH4为0.3 ml×4=1.2 ml,②HCl为0.5 ml,③H2S为0.4 ml×2=0.8 ml,④NH3为0.2 ml×3=0.6 ml,所以氢原子个数①>③>④>②,D正确。
5.2021年1月20日0时25分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功将天通一号03星发射升空。卫星顺利进入预定轨道,任务获得圆满成功,中国航天发射迎来2021年开门红。卫星的发射需要用到运载火箭,偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能燃料,燃烧产生巨大能量,可作为航天运载火箭的推动力来源。下列叙述中正确的是( )
A.偏二甲肼的摩尔质量为60 g
B.6.02×1023个偏二甲肼分子的质量为60 g
C.1 ml偏二甲肼的质量为60 g·ml-1
D.6 g偏二甲肼含有NA个偏二甲肼分子
【解析】选B。偏二甲肼的摩尔质量为60 g·ml-1,A错误;6.02×1023个偏二甲肼分子的物质的量为1 ml,其质量为1 ml×60 g·ml-1=60 g,B正确;1 ml偏二甲肼的质量为60 g,C错误;6 g偏二甲肼的物质的量为 eq \f(6 g,60 g·ml-1) =
0.1 ml,含有偏二甲肼分子的数目为0.1 ml×NA ml-1=0.1NA,D错误。
6.(金榜原创题)(双选)如图是两瓶体积相等的气体,在同温同压下瓶内气体的关系一定正确的是( )
A.原子数相等 B.物质的量相等
C.质量相等 D.平均摩尔质量相等
【解析】选A、B。根据阿伏加德罗定律可知,同温同压同体积的气体具有相同的分子数,气体的物质的量相等,又因为瓶内气体均为双原子分子,故原子数相等,A、B正确;由于N2、O2的相对含量不确定,混合气体的质量不确定,两瓶气体的质量和平均摩尔质量不一定相等,C、D错误。
7.在体积相同的两个密闭容器中分别充满O2、O3气体,当这两个容器内温度和气体密度相等时,下列说法正确的是( )
A.两种气体的压强相等
B.O2比O3质量小
C.两种气体的分子数目相等
D.两种气体的氧原子数目相等
【解析】选D。容器体积相同、密度相同,则质量相同,根据阿伏加德罗定律推论,同温、同体积时气体压强之比等于物质的量之比,n(O2)∶n(O3)= eq \f(1,32) ∶ eq \f(1,48) =3∶2,故A、B、C错误; D项由于气体质量相等,O2、O3均由O组成,即氧原子物质的量相等,故正确。
8.(2021·宿州高一检测)在同温、同压下,相同质量的气体X和Y,已知此时Y的体积大于X的体积,则它们的相对分子质量关系是( )
A.MX>MY B.MX<MY
C.MX=MY D.无法确定
【解析】选A。同温同压下,气体摩尔体积相同,此时Y的体积大于X的体积,则n(Y)>n(X),又知m(X)=m(Y),则MX∶MY= eq \f(m,n(X)) ∶ eq \f(m,n(Y)) =n(Y)∶n(X)>1,所以MX>MY。
9.如图中两条曲线分别表示1 g C3H6、1 g M气体在相同体积的容器中压强和温度的关系图,试据图形判断M气体可能是( )
A.CO B.SO2
C.C3H8 D.Cl2
【解析】选A。同温同压下,气体的摩尔体积相等,在体积相等的容器中,气体的物质的量越大,则压强越大,1 g C3H6的物质的量为 eq \f(1,42) ml,由图可知在温度为50 ℃时,两种气体的压强之比为1.2∶0.8,则物质的量之比为1.2∶0.8,设气体M的相对分子质量为x,则 eq \f(1,42) ∶ eq \f(1,x) =0.8∶1.2,x=28,只有A符合,故选A。
10.下列说法中正确的是( )
A.1 ml H2O含有的原子数目为3NA
B.1 ml S和O2的摩尔质量都是32 g
C.1 ml任何气体中都含有相同的原子数
D.22.4 L CO2气体中含有3NA个原子
【解析】选A。1 ml H2O含有的原子数目为3NA ,故A正确;S和O2的摩尔质量与物质的量大小无关,二者摩尔质量都是32 g·ml-1,故B错误;构成气体分子可以是单原子、双原子和多原子分子,则1 ml气体中含有原子数不一定相等,故C错误;不是标准状况下,22.4 L CO2气体的物质的量不一定是1 ml,故D错误。
11.(金榜原创题)如图,在一个容积固定的恒温容器中,有两个可左右滑动的密封隔板,在甲、乙、丙内分别充入等质量的X、CO2、Y三种气体,当隔板静止时,甲、乙、丙内的气体密度相等。下列说法不正确的是( )
A.物质的量:n(X)=n(Y)=n(CO2)
B.分子数目:N(X)=N(Y)=N(CO2)
C.气体的体积:V(X)=V(Y)=V(CO2)
D.摩尔质量:M(X)=M(Y)=44
【解析】选D。由信息可知,甲、乙、丙内分别充入等质量的X、CO2、Y三种气体,当隔板静止时,甲、乙、丙内的气体密度和压强相等,可知X、CO2、Y的体积相同、物质的量相同。n(X)=n(Y)=n(CO2),A项正确;由N=nNA可知,分子数目N(X)=N(Y)=N(CO2),B项正确;由V= eq \f(m,ρ) 可知,气体的体积V(X)=V(Y)=V(CO2),C项正确;n(X)=n(Y),由M= eq \f(m,n) 可知,摩尔质量M(X)=M(Y)=M(CO2)=44 g·ml-1,缺少单位,D项错误。
12.意大利罗马大学的Fulvi Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子,N4分子的结构如图所示,下列说法正确的是( )
A.N4属于一种新型化合物
B.N4与N2的摩尔质量相等
C.等质量的N4与N2所含原子的个数比为1∶1
D.等质量的N4与N2所含分子的个数比为2∶1
【解析】选C。N4属于单质,A错误;N4与N2的摩尔质量分别为56 g·ml-1和28 g·ml-1,B错误;等质量的N4与N2的物质的量之比为1∶2,所含原子的个数比为1∶1,C正确;等质量的N4与N2的物质的量之比为1∶2,所含分子的个数比为1∶2,D错误。
13.(2021·昆明高一检测)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的气体摩尔体积比CO2的气体摩尔体积小
D.甲中CO的密度比乙中CO2的密度小
【解析】选D。A.根据N=nNA知,二者的分子数之比等于其物质的量之比为11∶7,所以CO分子数多,故A错误;B.根据V=nVm知,相同条件下,气体体积之比等于其物质的量之比,所以甲的体积比乙大,故B错误;C.温度和压强相等,其气体摩尔体积相等,所以二者的气体摩尔体积相等,故C错误;D.ρ= eq \f(M,Vm) 知,相同条件下,其密度之比等于摩尔质量之比,所以甲中CO的密度比乙中CO2的密度小,故D正确。
14.(2021·济南高一检测)如果a g某气体中含b个分子,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)( )
A. eq \f(22.4bc,aNA) L B. eq \f(22.4ab,cNA) L
C. eq \f(22.4,bNA) L D. eq \f(22.4,acNA) L
【解析】选A。a g该气体中含b个分子,则知n= eq \f(b,NA) ml,M= eq \f(m,n) = eq \f(aNA,b) g·
ml-1,则c g该气体的物质的量为 eq \f(c g,M) ml= eq \f(bc,aNA) ml,其体积为V=n·Vm= eq \f(22.4bc,aNA) L。
15.(2021·长春高一检测)在一定条件下,1体积气体A2和2体积气体B2完全反应生成了2体积气体X(体积在相同条件下测定),则X的化学式是( )
A.AB B.A2B3
C.AB2 D.AB3
【解析】选C。相同条件、同一化学反应中,各物质的体积之比等于其计量数之比,A2、B2和X的计量数之比=1∶2∶2,所以其方程式为A2+2B2===2X,根据原子守恒知,X化学式为AB2,故选C。
二、非选择题(本题包括2小题,共25分)
16.(14分)(2021·沈阳高一检测)在标准状况下,
①5 g H2;②11.2 L O2;③2 ml H2O;④6.02×1023个CO2分子。
(1)5 g H2的物质的量是________,体积是________;
(2)6.02×1023个CO2分子的物质的量是____________,质量是__________;
(3)所含分子数最多的是__________(请用序号回答,下同);
(4)所含原子数最多的是__________;
(5)质量最大的是__________;
(6)体积最大的是__________;
(7)相同条件下,气体密度最大的是__________。
【解析】①5 g H2物质的量为 eq \f(5 g,2 g·ml-1) =2.5 ml;含分子个数为2.5NA,含有原子个数为5NA;质量为5 g;标准状况下体积为2.5Vm;②11.2 L O2物质的量为 eq \f(11.2 L,22.4 L·ml-1) =0.5 ml;含分子个数为0.5NA,原子个数为NA;质量为
0.5 ml×32 g·ml-1=16 g;标准状况下体积为0.5Vm;③2 ml H2O含分子个数为2NA,原子个数为6NA;质量为2 ml×18 g·ml-1=36 g;体积为36 mL;④6.02×1023个CO2分子物质的量为 eq \f(6.02×1023,6.02×1023 ml-1) =1 ml;分子个数为NA,原子个数为3NA;质量为3 ml×44 g·ml-1=132 g;标准状况下体积为Vm;所以:(1)5 g H2的物质的量是2.5 ml,体积是56 L;(2)6.02×1023个CO2分子的物质的量是1 ml,质量是 44 g;(3)所含分子数最多的是①;(4)所含原子数最多的是③;(5)质量最大的是④;(6)体积最大的是 ①;(7)相同条件下,气体密度之比等于摩尔质量之比,所给气体中二氧化碳摩尔质量最大,密度最大。
答案:(1)2.5 ml 56 L (2)1 ml 44 g (3)① (4)③ (5)④ (6)① (7)④
17.(11分)(素养新思维)如图所示,一密闭容器被无摩擦、可滑动的两隔板a、b分成甲、乙两室;标准状况下,在乙室中充入0.4 ml HCl,甲室中充入NH3、H2的混合气体,静止时隔板位置如图所示。已知乙室中气体的质量比甲室多7.0 g。
(1)甲室中气体的质量为________g。
(2)甲室中NH3、H2的物质的量之比为____________。
(3)将隔板a去掉,当HCl与NH3充分反应生成NH4Cl固体后,隔板b将位于刻度“__________”(填数字,不考虑固体物质产生的压强)处。
【解析】根据密闭容器被无摩擦、可滑动的两隔板分隔成甲、乙两室,故两室中可视为同温、同压状况,根据阿伏加德罗定律及推论,甲室中气体物质的量为n(NH3)+n(H2)=2n(HCl)=0.8 ml。
(1)甲室中气体的质量m=36.5 g·ml-1×0.4 ml-7.0 g=7.6 g。
(2)设甲室中含有x ml NH3,y ml H2。
eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(x+y=0.8,,17x+2y=7.6)) ⇒ eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(x=0.4,y=0.4)) ⇒x∶y=1∶1。
(3)隔板a去掉后,0.4 ml NH3和0.4 ml HCl恰好完全反应生成NH4Cl固体,此时容器中气体只有0.4 ml H2。活动隔板b所处位置即气体体积数,气体体积之比等于物质的量之比,即 eq \f(V1,V2) = eq \f(n1,n2) = eq \f(0.4 ml,1.2 ml) = eq \f(V,6) ,V=2。
答案:(1)7.6 (2)1∶1 (3)2
(九层之台,起于累土——难点知识从基础练起)
写出下列反应的化学方程式。
①钠在氯气中燃烧:2Na+Cl2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2NaCl。
②漂白粉在空气中失效:Ca(ClO)2+CO2+H2O===CaCO3↓+2HClO;2HClO eq \(=====,\s\up7(光照)) 2HCl+O2↑。
③Cl2与FeCl2溶液反应:2FeCl2+Cl2===2FeCl3。
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