课时跟踪检测(一) 化学常用计量的基础知识(基础课)
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1.(2021·潍坊模拟)设阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,2.24 L CH3OH分子中共价键的数目为0.5NA
B.1 mol Na2O2与足量CO2充分反应,转移的电子数为2NA
C.用浓盐酸分别和KMnO4、KClO3反应制备1 mol氯气,转移的电子数均为2NA
D.5.6 g Fe粉与足量S粉加热充分反应转移的电子数为0.2NA
解析:选D 标准状况下,CH3OH是液体,2.24 L CH3OH的物质的量不是0.1 mol,故A错误;Na2O2与CO2的反应中,Na2O2既是氧化剂又是还原剂,1 mol Na2O2与足量CO2充分反应,转移的电子数为NA,故B错误;浓盐酸和KMnO4反应制备氯气,氯气是氧化产物,生成1 mol氯气转移2 mol电子;浓盐酸和KClO3反应制备氯气,氯气既是氧化产物又是还原产物,生成1 mol氯气转移 mol电子,故C错误;Fe粉与足量S粉反应生成硫化亚铁,5.6 g Fe粉与足量S粉加热充分反应转移的电子数为0.2NA,故D正确。
2.(2021·南昌模拟)下列说法中正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)( )
A.O2-的电子式为,则O2-核外有8个电子
B.1 mol NH4Cl中含有的H—Cl键的数目为NA
C.CrO5中Cr元素的化合价为+6价,每个CrO5分子中存在两个过氧键
D.20 g Na2O和Na2O2的混合物中,所含阴、阳离子数目之比无法确定
解析:选C O2-的电子式为,表示O2-的最外层有8个电子,但其核外有10个电子,A错误;NH4Cl是离子化合物,NH与Cl-间形成离子键,无H—Cl共价键存在,B错误;根据化合物中所有元素化合价的代数和为0原则,CrO5中5个O共为-6价,说明以-1价氧存在的共有两个过氧根,一个氧化合价为-2价,C正确;Na2O和Na2O2都是离子化合物,其中含有的阴、阳离子数目之比都是1∶2,与物质质量的多少无关,D错误。
3.据央视新闻报道,在政府工作报告中指出,建设一批光网城市,推进5万个行政村通光纤,让更多城乡居民享受数字化生活。光缆的主要成分为SiO2。下列叙述正确的是( )
A.SiO2的摩尔质量为60
B.标准状况下,15 g SiO2的体积为5.6 L
C.SiO2中Si与O的质量比为7∶8
D.相同质量的SiO2和CO2中含有的氧原子数相同
解析:选C 摩尔质量的单位为g·mol-1,A项错误;标准状况下SiO2为固体,B项错误;SiO2中Si与O的质量比为28∶32=7∶8,C项正确;SiO2和CO2的摩尔质量不同,D项错误。
4.设NA为阿伏加德罗常数的值,如果a g某气态双原子分子的分子数为p,则b g该气体在标准状况下的体积V(L)是( )
A. B.
C. D.
解析:选D a g双原子分子的物质的量= mol,双原子分子的摩尔质量== g·mol-1,所以b g气体在标准状况下的体积为×22.4 L·mol-1= L。
5.(2021·泉州模拟)用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述中正确的是( )
A.1 mol甲基(—CH3)所含的电子数为10NA
B.常温常压下,1 mol分子式为C2H6O的有机物中,含有C—O键的数目为NA
C.14 g由乙烯和环丙烷()组成的混合气体中,含有的原子总数为3NA
D.标准状况下,22.4 L四氯化碳中含有共用电子对的数目为4NA
解析:选C 1个甲基中含有9个电子,则1 mol甲基(—CH3)所含的电子数为9NA,A错误;分子式为C2H6O的有机物可能是乙醇(CH3CH2OH),1个乙醇分子中含1个C—O键,也可能是二甲醚(CH3—O—CH3),1个二甲醚分子中含2个C—O键,故不能确定其中含有的C—O键的数目,B错误;乙烯和环丙烷()的最简式都是CH2,1个最简式中含有3个原子,14 g由乙烯和环丙烷()组成的混合气体中含有最简式的物质的量是1 mol,因此含有的原子总数为3NA,C正确;在标准状况下四氯化碳呈液态,不能用气体摩尔体积计算四氯化碳的物质的量,D错误。
6.(2021·宜宾模拟)NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.2.0 g CO2与SO2的混合气体分子中,含有的质子数为NA
B.7.1 g Cl2与100 mL 1.0 mol·L-1 NaOH溶液反应,转移电子数为0.1NA
C.17 g NH3与48 g O2在催化剂作用下充分反应,得到NO分子数为NA
D.标准状况下,2.24 L CH4和C3H6的混合气体中,含有极性键数为0.5NA
解析:选A 若2.0 g全为CO2,含质子物质的量为×22=1 mol,若2.0 g全为SO2,含质子物质的量为×32=1 mol,则2.0 g CO2与SO2的混合气体分子中含有的质子数为NA,A项正确;7.1 g Cl2的物质的量为0.1 mol,100 mL 1.0 mol·L-1 NaOH溶液中NaOH的物质的量为0.1 mol,1 mol氯气与2 mol NaOH反应转移1 mol电子,故转移的电子数小于0.1NA,B项错误;n(NH3)==1 mol,n(O2)==1.5 mol,依据反应的化学方程式:4NH3+5O24NO+6H2O可知,该反应生成1 mol NO,同时过量0.25 mol O2,则生成的一氧化氮部分与氧气反应生成二氧化氮(2NO+O2===2NO2),所以最终生成的一氧化氮分子数小于NA,C项错误;n(混合气体)=2.24 L÷22.4 L·mol-1=0.1 mol,若全为CH4则含极性键为0.4 mol,若全为C3H6则含极性键0.6 mol,由于CH4和C3H6的比例未知,则含极性键数无法确定,D项错误。
7.空气中二氧化碳含量的持续增加,会产生温室效应,一种处理二氧化碳的重要方法是将二氧化碳还原:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。下列说法(NA代表阿伏加德罗常数的值)正确的是( )
A.2.24 L CO2含有双键的数目为0.2NA
B.1 mol CO2和2 mol H2充分反应生成CH4的分子数为0.5NA
C.通常状况下,0.1 mol CH4中含有的电子数为NA
D.生成18 g H2O转移电子数为8NA
解析:选C A项,没有指明是在标准状况下,错误;B项,该反应为可逆反应,不能进行到底,1 mol CO2和2 mol H2充分反应不能生成0.5 mol CH4,即CH4分子数小于0.5NA,错误;C项,由于1个CH4中含有10个电子,则0.1 mol CH4中含有的电子数为NA,与条件无关,正确;D项,分析化学方程式知,每生成2 mol 水转移8 mol电子,若生成18 g H2O(即1 mol)则转移电子数为4NA,错误。
8.在两个密闭容器中,分别充有质量相等的甲、乙两种气体,它们的温度和密度均相同。根据甲、乙的摩尔质量(M)的关系判断的值,下列说法中正确的是( )
A.若M(甲)<M(乙),则分子数:甲<乙
B.若M(甲)>M(乙),则气体摩尔体积:甲<乙
C.若M(甲)<M(乙),则气体的压强:甲>乙
D.若M(甲)>M(乙),则气体的体积:甲<乙
解析:选C 等质量的气体,其摩尔质量与物质的量(或分子数)成反比,若M(甲)<M(乙),则分子数:甲>乙,A项错误;若M(甲)>M(乙),则物质的量:甲<乙,又因为气体体积相等,故气体摩尔体积:甲>乙,B项错误;同温同体积同质量的气体或混合气体,压强与摩尔质量成反比,若M(甲)
9.(2021·成都模拟)为实现随处可上网,中国发射了“中星16号”卫星。NH4ClO4是火箭的固体燃料,发生反应为2NH4ClO4N2↑+Cl2↑+2O2↑+4H2O,NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.1 mol NH4ClO4溶于水含NH和ClO离子数均为NA
B.反应中还原产物分子数与氧化产物分子总数之比为1∶3
C.产生6.4 g O2反应转移的电子总数为0.8NA
D.0.5 mol NH4ClO4分解产生的气体体积为44.8 L
解析:选B NH为弱碱的阳离子,在水溶液中要水解,因此1 mol NH4ClO4溶于水含NH离子数少于NA,故A错误;2NH4ClO4N2↑+Cl2↑+2O2↑+4H2O反应中还原产物为氯气,氧化产物为氮气和氧气,还原产物分子数与氧化产物分子总数之比为1∶3,故B正确;6.4 g O2的物质的量==0.2 mol,根据2NH4ClO4N2↑+Cl2↑+2O2↑+4H2O可知,产生6.4 g O2反应转移的电子总数为1.4NA,故C错误;未告知是否为标准状况,无法计算0.5 mol NH4ClO4分解产生的气体的体积,故D错误。
10.(2021·杭州模拟)NA表示阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( )
A.5.6 g Fe完全溶于一定量溴水中,反应过程中转移的总电子数一定为0.3NA
B.1 mol Na与足量O2反应,生成Na2O和Na2O2的混合物,钠失去2NA个电子
C.标准状况时,22.4 L二氯甲烷所含有的分子数为NA
D.镁条在氮气中完全燃烧,生成50 g氮化镁时,有1.5NA对共用电子对被破坏
解析:选D 铁完全溶于一定量溴水,反应后的最终价态可能是+3价,还可能是+2价,故0.1 mol铁转移的电子数不一定是0.3NA,还可能是0.2NA,A错误;Na原子最外层是1个电子,则1 mol Na与足量O2反应,生成Na2O和Na2O2的混合物,钠失去NA个电子,B错误;标准状况下二氯甲烷为液体,不能根据气体摩尔体积计算其物质的量,C错误;镁条在氮气中完全燃烧,生成50 g氮化镁时,参加反应的N2为0.5 mol,而N2分子含有氮氮三键,则有1.5NA对共用电子对被破坏,D正确。
11.物质的量是高中化学常用的物理量,请完成以下有关计算(设NA为阿伏加德罗常数的值):
(1)2.3 g乙醇含有________个H原子,所含共价键的物质的量为________,其中官能团羟基所含的电子数为________。
(2)某条件下,8 g氧气所占的体积为6 L,则在该条件下的气体摩尔体积为________。
(3)9.5 g某二价金属的氯化物中含有0.2 mol Cl-,则此氯化物的摩尔质量为________。
(4)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,转移的电子数目为________。
解析:(1)2.3 g乙醇的物质的量为=0.05 mol,0.05 mol乙醇分子中含有H原子的物质的量为0.05 mol×6=0.3 mol,含有H原子数为0.3NA;1个乙醇分子共含有8个共价键,则0.05 mol乙醇分子中含共价键的物质的量为0.05 mol×8=0.4 mol;0.05 mol乙醇分子中含0.05 mol 羟基,0.05 mol羟基含有电子的物质的量为9×0.05 mol=0.45 mol,含有电子数为0.45NA。(2)8 g氧气的物质的量为=0.25 mol,0.25 mol氧气在该条件下的体积为6 L,则该条件下的气体摩尔体积为=24 L·mol-1。(3)9.5 g某二价金属的氯化物中含有0.2 mol Cl-,则该氯化物的物质的量为0.1 mol,则此氯化物的摩尔质量为=95 g·mol-1。(4)标准状况下6.72 L一氧化碳的物质的量为=0.3 mol,0.3 mol CO完全反应生成二氧化碳失去的电子的物质的量为0.3 mol×(4-2)=0.6 mol,转移电子的数目为0.6NA,根据电子守恒,反应生成铁的物质的量为=0.2 mol,质量为56 g·mol-1×0.2 mol=11.2 g。
答案:(1)0.3NA 0.4 mol 0.45NA (2)24 L·mol-1 (3)95 g·mol-1 (4)11.2 0.6NA
12.某中学有甲、乙两个探究性学习小组,他们拟用小颗粒的铝铜合金与足量的稀硫酸反应测定通常状况(约20 ℃、1.01×105 Pa)下的气体摩尔体积(Vm)。
Ⅰ.甲组同学拟设计如图1所示的装置来完成实验。
(1)写出装置Ⅰ中发生反应的离子方程式:______________________________________。
(2)实验开始时,先打开分液漏斗上口的玻璃塞,再轻轻旋开其活塞,一会儿后发现稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中。请帮助他们分析其原因:___________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验结束时,生成氢气的体积近似等于________。
(4)锥形瓶中残存的氢气对实验结果是否有影响:____(填“有”“没有”或“不能判断”),简述理由:________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.乙组同学仔细分析了甲组同学的实验装置后以为,稀硫酸滴入锥形瓶中,即使不生成氢气,也会将瓶中的空气排出,使所测氢气的体积偏大;实验结束后,连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在,使所测氢气的体积偏小,于是他们设计了如图2所示的实验装置。
实验中准确测定出4个数据,如表:
实验前
实验后
铝铜合金质量/g
m1
m2
量液管(C)体积/mL
V1
V2
(注:量液管大刻度在上方,小刻度在下方)
利用上述数据计算通常状况下的气体摩尔体积:Vm=________。
解析:Ⅰ.(1)铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,其离子方程式为2Al+6H+===2Al3++3H2↑。(2)铝与稀硫酸反应生成的氢气使锥形瓶内气压增大,锥形瓶内的压强大于大气压,所以稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中。(3)气体产生的压强导致水从集气瓶中排出,且氢气不易溶于水,所以收集到的水的体积近似等于氢气的体积。(4)装置中有空气存在,生成的氢气不溶于水,在相同温度和压强下,生成的氢气的体积与排出空气的体积相等,所以没有影响。
Ⅱ.2Al+6H+===2Al3++3H2↑
2 mol 3 mol
mol mol
Vm= L·mol-1。
答案:Ⅰ.(1)2Al+6H+===2Al3++3H2↑
(2)铝与稀硫酸反应生成的氢气使锥形瓶内气压增大
(3)收集到水的体积
(4)没有 相同温度和压强下,生成氢气的体积与排出空气的体积相等
Ⅱ. L·mol-1
13.(2021·太原模拟)在标准状况下,进行甲、乙、丙三组实验,三组实验各取30 mL同浓度的盐酸,加入同一种镁、铝混合物粉末,产生气体,有关数据列表如下:
实验序号
甲
乙
丙
合金质量/mg
510
765
1 020
气体体积/mL
560
672
672
(1)甲、乙两组实验中,哪一组盐酸是过量的?________,理由是____________________
____________________________________________________。
(2)盐酸的物质的量浓度________。
(3)混合粉末中Mg的物质的量为________,Mg、Al的物质的量之比为________。
解析:(1)对比甲、乙数据,加合金质量为765 mg时生成氢气比甲中多,说明甲中盐酸过量,对比乙、丙数据,加1 020 mg合金时氢气的体积不变,说明加入765 mg合金时盐酸已完全反应,故答案为甲组盐酸过量,原因是甲组增加镁铝合金粉末的质量,生成的氢气量增加,而乙组不能。(2)加入1 020 mg镁铝合金时,最多只能生成 672 mL的氢气,说明盐酸最多只能生成672 mL的氢气,所以就672 mL来计算盐酸的物质的量,气体的物质的量为=0.03 mol,根据方程式,可推算出HCl的物质的量为0.03 mol×2=0.06 mol,盐酸的物质的量浓度为=2 mol·L-1。(3)由于甲组中,盐酸是过量的,所以用甲组来计算,设Mg的物质的量为x,Al的物质的量为y,生成气体的物质的量为=0.025 mol,依题意得24x+27y=0.510 g;x+y=0.025 mol;解方程组得x=0.01 mol;y=0.01 mol,所以物质的量之比为1∶1。
答案:(1)甲 甲组增加镁铝合金粉末的质量,生成的氢气量增加,而乙组不能 (2)2 mol·L-1 (3)0.01 mol 1∶1
14.(2021·宁波模拟)硝酸工业尾气中氮氧化物(NO与NO2)是主要的大气污染物之一,可用氨氧混合气进行选择性催化还原处理。其主要反应原理如下:
4NO+4NH3+O24N2+6H2O;6NO2+8NH37N2+12H2O。
某硝酸厂排放的尾气中氮氧化合物的含量为2 490 mg·m-3(体积已折算至标准状况),其中NO与NO2物质的量之比为4∶1。设尾气中氮氧化物与氨氧混合气恰好完全反应。
(1)尾气中氮氧化合物的平均相对分子质量为________。
(2)尾气中NO的含量为________ mg·m-3。
(3)要处理5 m3的尾气,需要氨氧混合气体的体积为________L。
(4)另一种处理氮氧化物的方法是用烧碱进行吸收,产物为NaNO2、NaNO3和H2O。现有含0.5 mol氮氧化物的尾气,恰好被一定体积的25% NaOH溶液(密度1.28 g·cm-3)完全吸收。
①NaOH溶液的物质的量浓度为________ mol·L-1,体积为________ mL。
②已知反应后溶液中含有0.35 mol NaNO2。若将尾气中NO与NO2的平均组成记为NOx,通过计算求x=________。
解析:设1 m3尾气中NO2的物质的量为x,则NO的物质的量为4x,4x×30 g·mol-1+x×46 g·mol-1=2.49 g,x=0.015 mol,所以1 m3尾气中NO2的物质的量为0.015 mol,则NO的物质的量为0.06 mol,根据4NO+4NH3+O24N2+6H2O知,0.06 mol NO需要0.06 mol NH3,0.015 mol O2,根据方程式6NO2+8NH37N2+12H2O知,0.015 mol NO2需要0.02 mol NH3,根据以上分析进行解答。(1)尾气中氮氧化物混合气体的平均摩尔质量为=33.2 g·mol-1,所以其平均相对分子质量为33.2。(2)1 m3尾气中NO的物质的量为0.06 mol,所以其含量为m=n·M=0.06 mol×30 g·mol-1=1.8 g=1 800 mg。(3)处理1 m3尾气需要氨氧混合气体的体积=(0.06+0.02+0.015)mol×22.4 L·mol-1=2.128 L,则要处理5 m3的尾气,需要氨氧混合气的体积为2.128 L×5=10.64 L。(4)①NaOH溶液的物质的量浓度为c= mol·L-1=8 mol·L-1,根据原子守恒知,氮氧化物的物质的量等于氢氧化钠的物质的量,所以V==62.5 mL。②已知发生如下反应:2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O
和NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O,根据氮原子守恒知,生成0.35 mol亚硝酸钠则生成0.15 mol硝酸钠,生成0.15 mol硝酸钠需要0.3 mol二氧化氮,同时生成0.15 mol亚硝酸钠,0.2 mol亚硝酸钠需要0.1 mol一氧化氮和0.1 mol二氧化氮,所以二氧化氮的物质的量是0.4 mol,一氧化氮的物质的量是0.1 mol,根据氧原子守恒得x==1.8。
答案:(1)33.2 (2)1 800 (3)10.64 (4)①8 62.5 ②1.8
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