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2022届高考化学一轮复习同步练习：物质的量 气体摩尔体积
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这是一份2022届高考化学一轮复习同步练习：物质的量 气体摩尔体积，共8页。
物质的量 气体摩尔体积
基础巩固
1.下列指定微粒数目一定相等的是( )
A.等质量的14N2与12C16O中的分子数
B.等物质的量的C2H4与C3H6中含有的碳原子数
C.等体积等浓度的NH4Cl与(NH4)2SO4溶液中的NH4+数
D.等质量的Fe与Cu分别与足量Cl2反应时转移的电子数
2.(2021山东六地部分学校)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.17 g由H2S与PH3组成的混合气体中含有的质子数为9NA
B.90 g果糖(C6H12O6,分子中无环状结构和碳碳双键)中含有的非极性键数目为3NA
C.1 mol由乙醇与二甲醚(CH3—O—CH3)组成的混合物中含有的羟基数目为NA
D.已知 88226Ra→X+24He,则0.5 mol X中含有的中子数为34NA
3.(2021山东德州)目前,科学家发现在负压和超低温条件下,可将水形成像棉花糖一样的气凝胶的冰,该冰称为“气态冰”。下列说法不正确的是( )
A.该冰中含有水分子
B.“气态冰”与普通冰化学性质相同
C.18 g “气态冰”在标准状况下体积等于22.4 L
D.构成“气态冰”的分子为极性分子
4.(2021甘肃天水一中开学考试)下列说法中正确的是( )
A.同温同压下,具有相同数目分子的气体必具有相同的体积
B.等质量的O2和H2的物质的量之比为16∶1
C.不同的气体若体积不等,则它们所含的分子数一定不等
D.同温同体积下,两种气体的物质的量与压强成反比
5.等温等压下,有质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体,下列叙述中正确的是( )
A.体积之比为13∶13∶14
B.密度之比为14∶14∶13
C.质量之比为1∶1∶1
D.原子数之比为1∶1∶1
6.(2021辽宁大连三中月考)用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
①在标准状况下,NA个SO3分子所占的体积为22.4 L
②S2和S8的混合物共6.4 g,其中所含硫原子数一定为0.2NA
③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1.5NA
④1 mol AlCl3溶于1 L水中,所得溶液含有1NA Al3+
⑤在标准状况下,22.4 L Cl2与足量的氢氧化钾溶液反应转移的电子数为NA
⑥100 mL 1 mol·L-1Fe2(SO4)3溶液中,Fe3+和SO42-的数目总和是0.5NA
A.②⑤ B.①②④⑥
C.③⑤⑥ D.①②⑤⑥
7.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 个氢原子,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 。
能力提升
8.(2021山东青岛二中模块考试)捕获二氧化碳生成甲酸的过程如图所示。下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)( )
A.标准状况下,22.4 L CO2中所含的电子数目为16NA
B.10.1 g N(C2H5)3中所含的非极性共价键数目为1.8NA
C.2 mol Au与2 mol H2中所含的分子数目均为2NA
D.100 g 46%甲酸水溶液中所含的氧原子数目为5NA
9.(2021福建厦门)设阿伏加德罗常数的值为NA,可利用反应2MgO+Si2Mg↑+SiO2获取金属镁。每生成1 mol Mg时,下列说法不正确的是( )
A.消耗的MgO质量为40 g
B.断裂Si—Si键的数目为NA
C.转移的电子数为2NA
D.生成镁蒸气体积为22.4 L
10.(2021河北“五个一”名校联盟收官考试)ClO2是一种国际公认的安全、无毒的绿色消毒剂,其沸点为11 ℃,凝固点为-59 ℃。工业上可用下列反应原理制备ClO2(液相反应):2FeS2+30NaClO3+14H2SO4Fe2(SO4)3+15Na2SO4+30ClO2+14H2O。设NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.在标准状况下,2 240 mL ClO2含有原子数为0.3NA
B.若生成1.5 mol Na2SO4,则反应后的溶液中Fe3+数目为0.2NA
C.48.0 g FeS2完全反应,则上述反应中转移电子数为6NA
D.每消耗30 mol NaClO3,生成的水中氢氧键数目为14NA
11.一个密闭容器,中间有一可自由滑动的隔板(厚度不计)将容器分成两部分,当左边充入1 mol N2,右边充入一定量的CO时,隔板处于如图位置(保持温度不变),下列说法正确的是( )
A.右边与左边分子数之比为4∶1
B.右侧CO的质量为5.6 g
C.右侧气体密度是相同条件下氢气密度的14倍
D.若改变右边CO的充入量而使隔板处于容器正中间,保持温度不变,则应充入0.2 mol CO
12.现有14.4 g CO和CO2的混合气体,在标准状况下其体积为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下列装置,最后收集在气球中(实验在标准状况下测定)。
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电子总数为 (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
③气球的体积为 L。
13.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认为,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:
测定时间
实验前
实验后
铝铜合金质量/g
m1
m2
量液管(C)体积/mL
V1
V2
利用上述数据计算通常状况下的气体摩尔体积:Vm= 。
拓展深化
14.(2019福建龙海模拟节选)钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。
草酸钴是制备钴的氧化物的重要原料。下图为二水合草酸钴(CoC2O4·2H2O)在空气中受热的质量变化曲线,曲线中300 ℃及更高温度时所得固体均为钴氧化物。
(1)通过计算确定C点剩余固体的化学成分为 (填化学式)。试写出B点对应的物质与O2在225~300 ℃发生反应的化学方程式: 。
(2)取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物(其中Co的化合价为+2价、+3价),用480 mL 5 mol·L-1盐酸恰好完全溶解固体,得到CoCl2溶液和4.48 L(标准状况)黄绿色气体。试确定该钴氧化物中钴、氧原子的物质的量之比为 。
物质的量 气体摩尔体积
1.A 14N2与12C16O摩尔质量均为28 g·mol-1,故等质量的14N2与12C16O分子数相同,A项正确;等物质的量的C2H4与C3H6所含碳原子数之比为2∶3,B项错误;等体积等浓度的NH4Cl与(NH4)2SO4溶液中NH4+数目不相等,C项错误;铁和氯气反应生成氯化铁,56 g铁完全反应生成FeCl3转移3 mol电子,铜和氯气反应生成氯化铜,64 g铜完全反应生成CuCl2转移2 mol电子,故等质量的铁和铜分别与足量Cl2反应转移电子数不同,D项错误。
2.A 假设17 g全部为H2S,含有质子物质的量为17 g34 g·mol-1×(2+16)=9 mol,假设全部为PH3,含有质子物质的量为17 g34 g·mol-1×(3+15)=9 mol,则17 g H2S与PH3的混合物中含有质子的物质的量为9 mol,A项正确;果糖结构简式为
CH2OHCH(OH)CH(OH)CH(OH)COCH2OH,则90 g果糖中含有非极性键的物质的量为90 g180 g·mol-1×5=2.5 mol,B项错误;乙醇的结构简式为CH3CH2OH,乙醚的结构简式为CH3—O—CH3,前者含有羟基,后者不含羟基,因此1 mol该混合物中含有羟基的数目不可能为NA,C项错误;由已知可推出X的质量数为222,质子数为86,则0.5 mol X中含有中子的物质的量为0.5 mol×(222-86)=68 mol,D项错误。
3.C 该冰是由水分子形成的,A项正确;“气态冰”与普通冰一样都是由H2O分子构成,因此物质的化学性质相同,B项正确;18 g“气态冰”的物质的量是1 mol,由于状态为固态,所以不能使用气体摩尔体积计算,C项错误;构成“气态冰”的分子是H2O,水分子为极性分子,D项正确。
4.A 同温同压下,气体摩尔体积相同,相同数目的分子物质的量相同,则体积相同,A项正确;假设质量都是1 g,n(O2)∶n(H2)=132 mol∶12 mol=1∶16,B项错误;不同的气体若体积不等,则它们所含的分子数不一定不等,还与气体压强有关,C项错误;同温同体积时,两种气体的物质的量之比等于压强之比,D项错误。
5.B 假设质子都有14 mol,则CO、N2、C2H2三种气体的物质的量分别是1 mol、1 mol、1 mol。等温等压下,体积之比等于物质的量的比,即体积之比为1∶1∶1,A错误;等温等压下,密度与摩尔质量成正比,即密度之比为14∶14∶13,B正确;质量之比为(1 mol×28 g·mol-1)∶(1 mol×28 g·mol-1)∶(1 mol×26 g·mol-1)=14∶14∶13,C错误;原子个数之比为(1 mol×2)∶(1 mol×2)∶(1 mol×4)=1∶1∶2,D错误。
6.A ①在标准状况下,SO3不是气态,不能利用气体摩尔体积计算其体积,错误;②S2和S8的混合物共6.4 g,其中所含硫原子数一定为6.432×NA=0.2NA,正确;③标准状况下,22.4 L NO和11.2 L O2混合后恰好生成22.4 L NO2,但NO2存在平衡2NO2N2O4,则气体的分子总数小于NA,错误;④1 mol AlCl3溶于1 L水中,由于铝离子水解,因此所得溶液含有的Al3+小于1 mol,错误;⑤在标准状况下,22.4 L Cl2与足量的氢氧化钾溶液反应转移的电子数为NA,正确;⑥100 mL 1 mol·L-1Fe2(SO4)3溶液中Fe3+发生水解,所以Fe3+和SO42-的总数小于0.5NA,错误。
7.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
解析 (1)2.3 g乙醇的物质的量为2.3 g46 g·mol-1=0.05 mol,0.05 mol乙醇分子中含有氢原子的物质的量为0.05 mol×6=0.3 mol,含有氢原子数为0.3NA;一个乙醇分子共含有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8 g32 g·mol-1=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6 L0.25mol=24 L·mol-1。
(3)9.5 g某二价金属的氯化物中含有0.2 mol Cl-,该氯化物的物质的量为0.1 mol,则此氯化物的摩尔质量为9.5 g0.1mol=95 g·mol-1。
(4)标准状况下6.72 L一氧化碳的物质的量为6.72 L22.4 L·mol-1=0.3 mol,0.3 mol CO完全反应生成二氧化碳失去电子的物质的量为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0.6mol3-0=0.2 mol,生成铁的质量为56 g·mol-1×0.2 mol=11.2 g。
8.D 标准状况下,22.4 L CO2的物质的量为1 mol,1个CO2分子中含有22个电子,则1 mol CO2所含的电子数目为22NA,A项错误;10.1 g N(C2H5)3的物质的量为10.1 g101 g·mol-1=0.1 mol,1个N(C2H5)3分子中含有3个C—C非极性键,则0.1 mol N(C2H5)3含非极性共价键数目为0.3NA,B项错误;Au为金属单质,由金属阳离子和自由电子构成,不含有分子,C项错误;100 g 46%甲酸水溶液中甲酸的质量为46 g,物质的量为1 mol,故含2NA个氧原子,而溶液中水的质量为54 g,水的物质的量为3 mol,故含3NA个氧原子,因此溶液中共含5NA个氧原子,D项正确。
9.D 每生成1 mol Mg时会消耗1 mol MgO,其质量为1 mol×40 g·mol-1=40 g,故A不符合题意;每生成1 mol Mg,会消耗0.5 mol Si,断裂Si—Si键0.5 mol×2=1 mol,故B不符合题意;每生成1 mol Mg时,转移电子的物质的量为1 mol×2=2 mol,其数目为2NA,故C不符合题意;未说明是否处于标准状况,故无法计算镁蒸气的体积,故D符合题意。
10.C ClO2的沸点为11 ℃,标准状况下为液体,2 240 mL ClO2的物质的量不是0.1 mol,A错误;Fe3+在水溶液中会发生水解,不能确定其数目,B错误;48.0 g FeS2物质的量为48 g120 g·mol-1=0.4 mol,由化学方程式可知, 2 mol FeS2反应转移30 mol电子,则0.4 mol FeS2完全反应转移电子数为6NA,C正确;消耗30 mol NaClO3时生成14 mol水,一个水分子中有两个氢氧键,故生成的水中氢氧键数目为28NA,D错误。
11.C 左右两侧气体温度、压强相同,相同条件下,气体体积之比等于物质的量之比,左右体积之比为4∶1,则左右气体物质的量之比为4∶1,所以右侧气体物质的量是14 mol=0.25 mol。气体分子数与物质的量成正比,则右边与左边分子数之比为1∶4,A错误;右侧CO的质量为28 g·mol-1×0.25 mol=7 g,B错误;相同条件下密度与摩尔质量成正比,则右侧气体密度是相同条件下氢气密度的14倍,C正确;相同条件下气体的体积与物质的量成正比,隔板处于容器正中间时,左右两侧气体的物质的量相等,则需要充入CO的物质的量为1 mol-0.25 mol=0.75 mol,D错误。
12.答案 (1)36 g·mol-1 (2)0.4NA (3)①28 g·mol-1
②2.8NA ③4.48
解析 (1)标准状况下混合气体的体积为8.96 L,则其物质的量n=8.96 L22.4 L·mol-1=0.4 mol,则混合气体的平均摩尔质量为14.4 g0.4mol=36 g·mol-1。
(2)CO2和CO分子都含有1个碳原子,混合气体的物质的量为0.4 mol,则碳原子的物质的量为0.4 mol,所以混合气体中碳原子的个数为0.4NA。
(3)①混合气体通过NaOH溶液时CO2气体被吸收,再通过浓硫酸干燥气体,所以气球中收集到的气体为纯净的CO气体,其摩尔质量为28 g·mol-1。②设混合气体中CO的物质的量为n,则CO2物质的量为0.4 mol-n,根据混合气体的质量可得28 g·mol-1×n+44 g·mol-1×(0.4 mol-n)=14.4 g,解得n=0.2 mol,1个CO分子含有14个电子,所以0.2 mol CO含有2.8NA个电子。③气球收集的CO的物质的量为0.2 mol,则其体积为0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L。
13.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.9(V2-V1)500(m1-m2) L·mol-1
解析 Ⅰ.(1)铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,该反应的离子方程式为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
m1-m227 mol (V2-V1)×10-3Vm mol
Vm=9(V2-V1)500(m1-m2) L·mol-1
14.答案 (1)Co3O4 3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2 (2)5∶6
解析 (1)由图可知,CoC2O4·2H2O的质量为18.3 g,其物质的量为0.1 mol,钴元素质量为5.9 g,C点钴氧化物质量为8.03 g,氧化物中氧元素质量为8.03 g-5.9 g=2.13 g,则氧化物中钴原子与氧原子物质的量之比为0.1 mol∶2.13 g16 g·mol-1≈3∶4,故C点剩余固体的化学成分为Co3O4;B点对应物质的质量为14.70 g,与其起始物质的质量相比减少18.3 g-14.7 g=3.6 g,减少的质量恰好为结晶水的质量,故B点物质为CoC2O4,CoC2O4与氧气反应生成Co3O4和二氧化碳,该反应的化学方程式为3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。
(2)由电子守恒可得n(Co3+)=2n(Cl2)=2×4.48 L22.4 L·mol-1=0.4 mol,由电荷守恒:n(钴原子)总=n(Co2+)溶液=12n(Cl-)=12×(0.48 L×5 mol·L-1-2×4.48 L22.4 L·mol-1)=1 mol,所以固体中的n(Co2+)=1 mol-0.4 mol=0.6 mol,根据化合价代数和为0,氧化物中n(O)=0.6mol×2+0.4mol×32=1.2 mol,故该钴氧化物中n(Co)∶n(O)=1 mol∶1.2 mol=5∶6。
物质的量 气体摩尔体积
基础巩固
1.下列指定微粒数目一定相等的是( )
A.等质量的14N2与12C16O中的分子数
B.等物质的量的C2H4与C3H6中含有的碳原子数
C.等体积等浓度的NH4Cl与(NH4)2SO4溶液中的NH4+数
D.等质量的Fe与Cu分别与足量Cl2反应时转移的电子数
2.(2021山东六地部分学校)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.17 g由H2S与PH3组成的混合气体中含有的质子数为9NA
B.90 g果糖(C6H12O6,分子中无环状结构和碳碳双键)中含有的非极性键数目为3NA
C.1 mol由乙醇与二甲醚(CH3—O—CH3)组成的混合物中含有的羟基数目为NA
D.已知 88226Ra→X+24He,则0.5 mol X中含有的中子数为34NA
3.(2021山东德州)目前,科学家发现在负压和超低温条件下,可将水形成像棉花糖一样的气凝胶的冰,该冰称为“气态冰”。下列说法不正确的是( )
A.该冰中含有水分子
B.“气态冰”与普通冰化学性质相同
C.18 g “气态冰”在标准状况下体积等于22.4 L
D.构成“气态冰”的分子为极性分子
4.(2021甘肃天水一中开学考试)下列说法中正确的是( )
A.同温同压下,具有相同数目分子的气体必具有相同的体积
B.等质量的O2和H2的物质的量之比为16∶1
C.不同的气体若体积不等,则它们所含的分子数一定不等
D.同温同体积下,两种气体的物质的量与压强成反比
5.等温等压下,有质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体,下列叙述中正确的是( )
A.体积之比为13∶13∶14
B.密度之比为14∶14∶13
C.质量之比为1∶1∶1
D.原子数之比为1∶1∶1
6.(2021辽宁大连三中月考)用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
①在标准状况下,NA个SO3分子所占的体积为22.4 L
②S2和S8的混合物共6.4 g,其中所含硫原子数一定为0.2NA
③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1.5NA
④1 mol AlCl3溶于1 L水中,所得溶液含有1NA Al3+
⑤在标准状况下,22.4 L Cl2与足量的氢氧化钾溶液反应转移的电子数为NA
⑥100 mL 1 mol·L-1Fe2(SO4)3溶液中,Fe3+和SO42-的数目总和是0.5NA
A.②⑤ B.①②④⑥
C.③⑤⑥ D.①②⑤⑥
7.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 个氢原子,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 。
能力提升
8.(2021山东青岛二中模块考试)捕获二氧化碳生成甲酸的过程如图所示。下列说法正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)( )
A.标准状况下,22.4 L CO2中所含的电子数目为16NA
B.10.1 g N(C2H5)3中所含的非极性共价键数目为1.8NA
C.2 mol Au与2 mol H2中所含的分子数目均为2NA
D.100 g 46%甲酸水溶液中所含的氧原子数目为5NA
9.(2021福建厦门)设阿伏加德罗常数的值为NA,可利用反应2MgO+Si2Mg↑+SiO2获取金属镁。每生成1 mol Mg时,下列说法不正确的是( )
A.消耗的MgO质量为40 g
B.断裂Si—Si键的数目为NA
C.转移的电子数为2NA
D.生成镁蒸气体积为22.4 L
10.(2021河北“五个一”名校联盟收官考试)ClO2是一种国际公认的安全、无毒的绿色消毒剂,其沸点为11 ℃,凝固点为-59 ℃。工业上可用下列反应原理制备ClO2(液相反应):2FeS2+30NaClO3+14H2SO4Fe2(SO4)3+15Na2SO4+30ClO2+14H2O。设NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.在标准状况下,2 240 mL ClO2含有原子数为0.3NA
B.若生成1.5 mol Na2SO4,则反应后的溶液中Fe3+数目为0.2NA
C.48.0 g FeS2完全反应,则上述反应中转移电子数为6NA
D.每消耗30 mol NaClO3,生成的水中氢氧键数目为14NA
11.一个密闭容器,中间有一可自由滑动的隔板(厚度不计)将容器分成两部分,当左边充入1 mol N2,右边充入一定量的CO时,隔板处于如图位置(保持温度不变),下列说法正确的是( )
A.右边与左边分子数之比为4∶1
B.右侧CO的质量为5.6 g
C.右侧气体密度是相同条件下氢气密度的14倍
D.若改变右边CO的充入量而使隔板处于容器正中间,保持温度不变,则应充入0.2 mol CO
12.现有14.4 g CO和CO2的混合气体,在标准状况下其体积为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下列装置,最后收集在气球中(实验在标准状况下测定)。
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电子总数为 (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
③气球的体积为 L。
13.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认为,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:
测定时间
实验前
实验后
铝铜合金质量/g
m1
m2
量液管(C)体积/mL
V1
V2
利用上述数据计算通常状况下的气体摩尔体积:Vm= 。
拓展深化
14.(2019福建龙海模拟节选)钴及其化合物广泛应用于磁性材料、电池材料及超硬材料等领域。
草酸钴是制备钴的氧化物的重要原料。下图为二水合草酸钴(CoC2O4·2H2O)在空气中受热的质量变化曲线,曲线中300 ℃及更高温度时所得固体均为钴氧化物。
(1)通过计算确定C点剩余固体的化学成分为 (填化学式)。试写出B点对应的物质与O2在225~300 ℃发生反应的化学方程式: 。
(2)取一定质量的二水合草酸钴分解后的钴氧化物(其中Co的化合价为+2价、+3价),用480 mL 5 mol·L-1盐酸恰好完全溶解固体,得到CoCl2溶液和4.48 L(标准状况)黄绿色气体。试确定该钴氧化物中钴、氧原子的物质的量之比为 。
物质的量 气体摩尔体积
1.A 14N2与12C16O摩尔质量均为28 g·mol-1,故等质量的14N2与12C16O分子数相同,A项正确;等物质的量的C2H4与C3H6所含碳原子数之比为2∶3,B项错误;等体积等浓度的NH4Cl与(NH4)2SO4溶液中NH4+数目不相等,C项错误;铁和氯气反应生成氯化铁,56 g铁完全反应生成FeCl3转移3 mol电子,铜和氯气反应生成氯化铜,64 g铜完全反应生成CuCl2转移2 mol电子,故等质量的铁和铜分别与足量Cl2反应转移电子数不同,D项错误。
2.A 假设17 g全部为H2S,含有质子物质的量为17 g34 g·mol-1×(2+16)=9 mol,假设全部为PH3,含有质子物质的量为17 g34 g·mol-1×(3+15)=9 mol,则17 g H2S与PH3的混合物中含有质子的物质的量为9 mol,A项正确;果糖结构简式为
CH2OHCH(OH)CH(OH)CH(OH)COCH2OH,则90 g果糖中含有非极性键的物质的量为90 g180 g·mol-1×5=2.5 mol,B项错误;乙醇的结构简式为CH3CH2OH,乙醚的结构简式为CH3—O—CH3,前者含有羟基,后者不含羟基,因此1 mol该混合物中含有羟基的数目不可能为NA,C项错误;由已知可推出X的质量数为222,质子数为86,则0.5 mol X中含有中子的物质的量为0.5 mol×(222-86)=68 mol,D项错误。
3.C 该冰是由水分子形成的,A项正确;“气态冰”与普通冰一样都是由H2O分子构成,因此物质的化学性质相同,B项正确;18 g“气态冰”的物质的量是1 mol,由于状态为固态,所以不能使用气体摩尔体积计算,C项错误;构成“气态冰”的分子是H2O,水分子为极性分子,D项正确。
4.A 同温同压下,气体摩尔体积相同,相同数目的分子物质的量相同,则体积相同,A项正确;假设质量都是1 g,n(O2)∶n(H2)=132 mol∶12 mol=1∶16,B项错误;不同的气体若体积不等,则它们所含的分子数不一定不等,还与气体压强有关,C项错误;同温同体积时,两种气体的物质的量之比等于压强之比,D项错误。
5.B 假设质子都有14 mol,则CO、N2、C2H2三种气体的物质的量分别是1 mol、1 mol、1 mol。等温等压下,体积之比等于物质的量的比,即体积之比为1∶1∶1,A错误;等温等压下,密度与摩尔质量成正比,即密度之比为14∶14∶13,B正确;质量之比为(1 mol×28 g·mol-1)∶(1 mol×28 g·mol-1)∶(1 mol×26 g·mol-1)=14∶14∶13,C错误;原子个数之比为(1 mol×2)∶(1 mol×2)∶(1 mol×4)=1∶1∶2,D错误。
6.A ①在标准状况下,SO3不是气态,不能利用气体摩尔体积计算其体积,错误;②S2和S8的混合物共6.4 g,其中所含硫原子数一定为6.432×NA=0.2NA,正确;③标准状况下,22.4 L NO和11.2 L O2混合后恰好生成22.4 L NO2,但NO2存在平衡2NO2N2O4,则气体的分子总数小于NA,错误;④1 mol AlCl3溶于1 L水中,由于铝离子水解,因此所得溶液含有的Al3+小于1 mol,错误;⑤在标准状况下,22.4 L Cl2与足量的氢氧化钾溶液反应转移的电子数为NA,正确;⑥100 mL 1 mol·L-1Fe2(SO4)3溶液中Fe3+发生水解,所以Fe3+和SO42-的总数小于0.5NA,错误。
7.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
解析 (1)2.3 g乙醇的物质的量为2.3 g46 g·mol-1=0.05 mol,0.05 mol乙醇分子中含有氢原子的物质的量为0.05 mol×6=0.3 mol,含有氢原子数为0.3NA;一个乙醇分子共含有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8 g32 g·mol-1=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6 L0.25mol=24 L·mol-1。
(3)9.5 g某二价金属的氯化物中含有0.2 mol Cl-,该氯化物的物质的量为0.1 mol,则此氯化物的摩尔质量为9.5 g0.1mol=95 g·mol-1。
(4)标准状况下6.72 L一氧化碳的物质的量为6.72 L22.4 L·mol-1=0.3 mol,0.3 mol CO完全反应生成二氧化碳失去电子的物质的量为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0.6mol3-0=0.2 mol,生成铁的质量为56 g·mol-1×0.2 mol=11.2 g。
8.D 标准状况下,22.4 L CO2的物质的量为1 mol,1个CO2分子中含有22个电子,则1 mol CO2所含的电子数目为22NA,A项错误;10.1 g N(C2H5)3的物质的量为10.1 g101 g·mol-1=0.1 mol,1个N(C2H5)3分子中含有3个C—C非极性键,则0.1 mol N(C2H5)3含非极性共价键数目为0.3NA,B项错误;Au为金属单质,由金属阳离子和自由电子构成,不含有分子,C项错误;100 g 46%甲酸水溶液中甲酸的质量为46 g,物质的量为1 mol,故含2NA个氧原子,而溶液中水的质量为54 g,水的物质的量为3 mol,故含3NA个氧原子,因此溶液中共含5NA个氧原子,D项正确。
9.D 每生成1 mol Mg时会消耗1 mol MgO,其质量为1 mol×40 g·mol-1=40 g,故A不符合题意;每生成1 mol Mg,会消耗0.5 mol Si,断裂Si—Si键0.5 mol×2=1 mol,故B不符合题意;每生成1 mol Mg时,转移电子的物质的量为1 mol×2=2 mol,其数目为2NA,故C不符合题意;未说明是否处于标准状况,故无法计算镁蒸气的体积,故D符合题意。
10.C ClO2的沸点为11 ℃,标准状况下为液体,2 240 mL ClO2的物质的量不是0.1 mol,A错误;Fe3+在水溶液中会发生水解,不能确定其数目,B错误;48.0 g FeS2物质的量为48 g120 g·mol-1=0.4 mol,由化学方程式可知, 2 mol FeS2反应转移30 mol电子,则0.4 mol FeS2完全反应转移电子数为6NA,C正确;消耗30 mol NaClO3时生成14 mol水,一个水分子中有两个氢氧键,故生成的水中氢氧键数目为28NA,D错误。
11.C 左右两侧气体温度、压强相同,相同条件下,气体体积之比等于物质的量之比,左右体积之比为4∶1,则左右气体物质的量之比为4∶1,所以右侧气体物质的量是14 mol=0.25 mol。气体分子数与物质的量成正比,则右边与左边分子数之比为1∶4,A错误;右侧CO的质量为28 g·mol-1×0.25 mol=7 g,B错误;相同条件下密度与摩尔质量成正比,则右侧气体密度是相同条件下氢气密度的14倍,C正确;相同条件下气体的体积与物质的量成正比,隔板处于容器正中间时,左右两侧气体的物质的量相等,则需要充入CO的物质的量为1 mol-0.25 mol=0.75 mol,D错误。
12.答案 (1)36 g·mol-1 (2)0.4NA (3)①28 g·mol-1
②2.8NA ③4.48
解析 (1)标准状况下混合气体的体积为8.96 L,则其物质的量n=8.96 L22.4 L·mol-1=0.4 mol,则混合气体的平均摩尔质量为14.4 g0.4mol=36 g·mol-1。
(2)CO2和CO分子都含有1个碳原子,混合气体的物质的量为0.4 mol,则碳原子的物质的量为0.4 mol,所以混合气体中碳原子的个数为0.4NA。
(3)①混合气体通过NaOH溶液时CO2气体被吸收,再通过浓硫酸干燥气体,所以气球中收集到的气体为纯净的CO气体,其摩尔质量为28 g·mol-1。②设混合气体中CO的物质的量为n,则CO2物质的量为0.4 mol-n,根据混合气体的质量可得28 g·mol-1×n+44 g·mol-1×(0.4 mol-n)=14.4 g,解得n=0.2 mol,1个CO分子含有14个电子,所以0.2 mol CO含有2.8NA个电子。③气球收集的CO的物质的量为0.2 mol,则其体积为0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L。
13.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.9(V2-V1)500(m1-m2) L·mol-1
解析 Ⅰ.(1)铝和稀硫酸反应生成硫酸铝和氢气,该反应的离子方程式为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
m1-m227 mol (V2-V1)×10-3Vm mol
Vm=9(V2-V1)500(m1-m2) L·mol-1
14.答案 (1)Co3O4 3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2 (2)5∶6
解析 (1)由图可知,CoC2O4·2H2O的质量为18.3 g,其物质的量为0.1 mol,钴元素质量为5.9 g,C点钴氧化物质量为8.03 g,氧化物中氧元素质量为8.03 g-5.9 g=2.13 g,则氧化物中钴原子与氧原子物质的量之比为0.1 mol∶2.13 g16 g·mol-1≈3∶4,故C点剩余固体的化学成分为Co3O4;B点对应物质的质量为14.70 g,与其起始物质的质量相比减少18.3 g-14.7 g=3.6 g,减少的质量恰好为结晶水的质量,故B点物质为CoC2O4,CoC2O4与氧气反应生成Co3O4和二氧化碳,该反应的化学方程式为3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2。
(2)由电子守恒可得n(Co3+)=2n(Cl2)=2×4.48 L22.4 L·mol-1=0.4 mol,由电荷守恒:n(钴原子)总=n(Co2+)溶液=12n(Cl-)=12×(0.48 L×5 mol·L-1-2×4.48 L22.4 L·mol-1)=1 mol,所以固体中的n(Co2+)=1 mol-0.4 mol=0.6 mol,根据化合价代数和为0,氧化物中n(O)=0.6mol×2+0.4mol×32=1.2 mol,故该钴氧化物中n(Co)∶n(O)=1 mol∶1.2 mol=5∶6。
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