第三章 化学计量 第一节物质的量 气体摩尔体积 (3)

第三章 化学计量

4．同温同压下，等体积的两容器内分别充满NO和CO气体，下列对两容器中气体判断正确的是( )

A．中子数相同 C．质子数相同 解析：选A

14

14161316

B．分子数不同 D．气体质量相同

16

13

N原子中7个质子、7个中子，O原子中8个质子、8个中子，C原子

中6个质子、7个中子，同温、同压、同体积的气体，分子数相同，故两容器中的中子数相同。

5．标准状况下，1 L的密闭容器中恰好可盛放n个N2分子和m个H2分子组成的混合气体，则阿伏加德罗常数可近似表示为( )

A．22.4(m＋n) C．m＋n

B．22.4×6.02×10(m＋n) D．22.4(m＋n)/(6.02×10)

23

23

解析：选A 阿伏加德罗常数指的是1 mol微粒中所含有的微粒数，标准状况下22.4 L气体所含有的分子数为1 mol，1 L气体中所含有的气体分子数为(m＋n)，可知阿伏加德罗常数可近似表示为22.4(m＋n)。

6．(2015·衡水质检)如图表示1 g O2与1 g X气体在相同容积的密闭容器中压强(p)与温度(T)的关系，则X气体可能是( )

A．C2H4 C．CO2

B．CH4 D．NO

解析：选C 由图可知，相同温度时，p(O2)>p(X)，在同质量、同体积条件下，气体相对分子质量与压强成反比，即相对分子质量越大，压强越小，题给选项只有CO2的相对分子质量大于O2，故C正确。

放电7．在臭氧发生装置中装入氧气100 mL，经反应：3O2=====最后气体体积变为95 mL(体 2O3，积均在标准状况下测定)，则混合气体的密度是( )

A．1.3 g/L C．1.7 g/L

B．1.5 g/L D．2.0 g/L

解析：选B ρ(O2)＝32 g/mol÷22.4 L/mol＝1.429 g/L，根据同温同压下同质量气体的密度之比等于体积的反比，可得：ρ(混)＝1.50 g/L。

8．某气体的摩尔质量为M g·mol，NA表示阿伏加德罗常数，在一定的温度和压强下，体积为V L的该气体所含有的分子数为x。则

A．V L该气体的质量(以g为单位) B．1 L该气体的质量(以g为单位) C．1 mol该气体的体积(以L为单位) D．1 L该气体中所含的分子数

11

－1

Mx表示的是( ) VNA

第三章 化学计量

解析：选B x除以NA为该气体的物质的量，然后乘以M表示其质量，再除以V表示1 L该气体的质量。

9．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 C．m/22.4n

B．2m/n D．22.4m/n

－1

解析：选D 设金属M的相对原子质量为x，则金属M的摩尔质量为x g·mol。 M＋2HCl===MCl2＋H2↑ 1 mol 2.24 L

m g

n L x1 mol22.4 L22.4m－1

＝，解之得x＝ g·mol。 m gn Lnx10．常温常压下，两个容积相同的烧瓶中分别盛满X和Y两种气体，打开开关a，使两烧瓶内的气体相通，最后容器内的压强按由大到小的顺序排列正确的是( )

编号 气体X 气体Y

A．②>③>①>④ C．③>①>④>②

B．③>①＝④>② D．④>①>②>③

① HI Cl2 ② NH3 HCl ③ H2 Cl2 ④ NO O2 解析：选C 审题时要注意三个问题：一是气体X与Y可能反应，二是压强大小比较需要应用阿伏加德罗定律，三是注意2NO2??N2O4的转化。同温同体积，气体的压强之比等于物质的量之比。设起始状态下，每个烧瓶中气体的物质的量为a mol。①中Cl2＋2HI===2HCl＋I2，常温下，碘呈固态，充分反应后，气体的物质的量为1.5a mol；②中NH3＋HCl===NH4Cl，反应后无气体；③中不反应(光照或点燃条件下才反应)；④中发生反应2NO＋O2===2NO2,2NO2??N2O4，反应后气体的物质的量介于a mol与1.5a mol之间，故C正确。

11．(2015·聊城模拟)标准状况下，m g气体A与n g气体B的分子数目一样多，下列说法不正确的是( )

A．在任意条件下，若两种分子保持原组成，则其相对分子质量之比为m∶n B．25 ℃、1.25×10 Pa时，两气体的密度之比为n∶m C．同质量的A、B在非标准状况下，其分子数之比为n∶m

12

5

第三章 化学计量

D．相同状况下，同体积的气体A与B的质量之比为m∶n

解析：选B 只要在相同条件下气体分子数相同，其物质的量、气体体积必相等，设A、B的相对分子质量为MA和MB，气体密度为ρA和ρB，分子数为NA和NB，其质量为WA和WB。对各选项进行分析，A项，＝，则MA∶MB＝m∶n，正确；B项，两气体的体积相等，则ρA∶ρ

mnMAMB

B

＝MA∶MB＝m∶n，错误；C项，摩尔质量越大，单位质量的分子数目越少，等质量的A、B气体的分子数与其摩尔质量成反比，即NA∶NB＝MB∶MA＝n∶m，正确；D项，同温同压下，同体积的气体分子数相同，故A和B等体积时，WA∶WB＝MA∶MB＝m∶n，正确。

12．在150 ℃时碳酸铵可以受热完全分解，则其完全分解后所产生的气态混合物的密度是相同条件下氢气密度的( )

A．96倍 C．12倍

B．48倍 D．32倍

△

解析：选C 150 ℃时碳酸铵受热完全分解的化学方程式为：(NH4)2CO3=====2NH3↑＋H2O↑＋CO2↑。根据质量守恒定律，反应前1 mol即96 g碳酸铵受热完全分解，则反应后所生成混合气体的质量亦应为96 g。所以，反应后生成混合气体的摩尔质量为：M(混)＝

m[?NH4?2CO3]

4 mol

＝

96 g－1

＝24 g·mol。又根据阿伏加德罗定律之推论，同温同压下，气体4 mol

的密度之比等于摩尔质量之比，则有：ρ(混)/ρ(H2)＝M(混)/M(H2)＝24/2＝12。

13．(1)标准状况下，1.92 g某气体的体积为672 mL，则此气体的相对分子质量为________________。

(2)在25 ℃、101 kPa的条件下，同质量的CH4和A气体的体积之比是15∶8，则A的摩尔质量为____________。

(3)两个相同容积的密闭容器X、Y，在25 ℃下，X中充入a g A气体，Y中充入a g CH4

气体，X与Y内的压强之比是4∶11，则A的摩尔质量为________。

(4)相同条件下，体积比为a∶b和质量比为a∶b的H2和O2的混合气体，其平均摩尔质量分别是________和________。

解析：(1)M＝1.92 g/0.03 mol＝64 g·mol。

(2)温度、压强相同时，体积之比等于物质的量之比，15∶8＝

－1

m g

16 g· mol

－1

∶

m gM?A?

，

M(A)＝30 g·mol－1。

(3)温度、体积相同时，压强之比等于物质的量之比，4∶11＝

a g

M?A?16 g·mol－1∶

a g

，

M(A)＝44 g·mol－1。

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第三章 化学计量

(4)M＝

V1V2ab2a＋32b－1

＝M1×＋M2×，M1＝2×＋32×＝ g· mol n molVVa＋ba＋ba＋bm g

32?a＋b??ab?－1

M(a＋b)g/?＋? mol＝ g·mol。

16a＋b?232?答案：(1)64 (2)30 g·mol (3)44 g·mol 2a＋32b32?a＋b?－1－1

(4) g·mol g·mol

a＋b16a＋b14．卫生部严令禁止在面粉生产中添加过氧化钙(CaO2)等食品添加剂。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，灼热时发生如下反应：

2[CaO2·xH2O]―→2CaO＋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Ca全部转化为CaCO3沉淀，得到干燥的CaCO3 7.0 g。

①样品中CaO的质量为________________。 ②样品中CaO2·xH2O的x值为________。

解析：(1)n(CaO2)＝n(CaO2·xH2O)＝2n(O2)＝2×672 mL/22 400 mL·mol＝0.06 mol。 (2)①n(Ca)总＝n(CaCO3)＝7.0 g÷100 g/mol＝0.07 mol，

2＋

－1

2＋

－1

－1

m(CaO)原＝(0.07 mol－0.06 mol)×56 g/mol＝0.56 g。

1②x＝(5.42 g－0.56 g－0.06 mol×72 g/mol) ÷18 g/mol÷0.06 mol＝。

21

答案：(1)0.06 mol (2)①0.56 g ② 2

15．某学生利用高锰酸钾分解制氧气的反应，测定室温下的气体摩尔体积，实验装置如下。

部分实验步骤：①装好实验装置。②________________________________________。 ③把适量的高锰酸钾粉末放入干燥的试管中，准确称量试管和高锰酸钾粉末的质量为a g。④加热，开始反应，直到产生一定量的气体。⑤停止加热。⑥测量收集到的气体的体积。⑦准确称量试管和残留物的质量为b g。⑧测量实验室的温度。回答下列问题。

(1)实验步骤的第②步是____________________________________________________。 (2)以下是测量收集到的气体的体积时必须包括的几个步骤：①调整量气管高度，使其

14

第三章 化学计量

液面高度与水准管液面高度相平；②使装置内的气体都冷却至室温；③读取量气管中气体的体积。这三步操作的正确顺序是________(请填写步骤代号)。

(3)如果实验中得到的氧气体积是c L，水蒸气的影响忽略不计，则室温下气体摩尔体积的计算式为________(含a、b、c)。

(4)分析下列因素对实验结果的影响(假定其他操作均正确)，并在横线上填“偏大”、“偏小”或“无影响”。

①高锰酸钾未完全分解：________________________________________________。 ②实验前未将装置内的空气排出：________________________________。

③未恢复至室温就读数：_________________________________________________。 解析：(1)有气体物质参加的化学实验，在实验开始前，一定要检查装置的气密性。 (2)读数前要先将气体冷却至室温，然后调整量气管的高度使两液面相平。

△

(3)设室温下的气体摩尔体积为Vm，由反应2KMnO4===== K2MnO4＋MnO2＋O2↑可知：生成O2

?a－b?gc L的质量为(a－b)g，则， －1＝32 g·molVm

故Vm＝

32c－1

L·mol。 a－b(4)①因为计算式中运用的是反应前后的质量差，因此，KMnO4是否完全分解对实验结果无影响。③未恢复到室温，则气体体积偏大，即c偏大，故Vm偏大。

答案：(1)检查装置气密性 (2)②①③ (3)32c－1

L·mol (4)①无影响 ②无影响 ③偏大 a－b16．臭氧层是地球生命的保护神，臭氧比氧气具有更强的氧化性。实验室可将氧气通过放电

高压放电管来制取臭氧：3O2===== 2O3。

(1)若在上述反应中有30%的氧气转化为臭氧，所得混合气的平均摩尔质量为________g/mol(保留一位小数)。

(2)将8 L氧气通过放电管后，恢复到原状况，得到气体6.5 L，其中臭氧为________ L。 (3)实验室将氧气和臭氧的混合气体0.896 L(标准状况)通入盛有20.0 g铜粉的反应容器中，充分加热后，粉末的质量变为21.6 g。则原混合气中臭氧的体积分数为________。

解析：(1)设有1 mol O2。

放电

3O2===== 2O3 Δn

3 mol 2 mol 1 mol 0.3 mol 0.1 mol

15

第三章 化学计量

根据：M＝

m总32 g＝＝35.6 g/mol。 n总0.9 mol

放电(2)3O2===== 2O3 ΔV 3 体积 2 体积 1 体积

V(L) 8－6.5＝1.5 L V＝3 L。

(3)加热条件下，O3、O2都能和铜粉反应，故粉末增加的质量即为O2和O3的总质量。 设混合气体中含有O2x mol，含有O3y mol， 0.896 L

x＋y＝＝0.04 mol，??22.4 L/mol则有?1.6 g

2x＋3y＝＝0.1 mol，??16 g/mol解得?

?x＝0.02 mol，?

??y＝0.02 mol。

所以混合气体中臭氧的体积分数为50%。

答案：(1)35.6 (2)3 (3)50%

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