第2课时 气体摩尔体积
◆ 知识点一 气体摩尔体积及其应用
1.关于气体摩尔体积的说法中正确的是 ( )
A.在标准状况下,1 mol H2O的体积约为22.4 L
B.22.4 L氮气的物质的量一定是1 mol
C.在标准状况下,0.5 mol H2和O2的混合气体的总体积约为11.2 L
D.如果2 mol气体的体积为44.8 L,则这些气体一定处于标准状况
2. 下列说法不正确的是 ( )
A.标准状况下,气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1
B.非标准状况下,1 mol任何气体不可能为22.4 L
C.标准状况下,1 mol任何气体都约含有6.02×1023个分子
D.标准状况下,1 mol H2和O2的混合气体的体积约为22.4 L
3.下列关于物质的量的叙述正确的是 ( )
A.标准状况下,22.4 L N2中约含有6.02×1023个N
B.标准状况下,22.4 L H2O的质量约为18 g
C.0.5 mol Na2SO4中含有Na+的物质的量为1 mol
D.常温常压下,11.2 L CO2含有3.01×1023个CO2分子
4. 下列说法中正确的是 ( )
A.1 mol O2和1 mol N2所占的体积约为22.4 L
B.标准状况下,H2的气体摩尔体积约为22.4 L
C.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 mol
D.标准状况下,1 mol H2和1 mol H2O所占的体积都约为22.4 L
◆ 知识点二 阿伏伽德罗定律及推论
5. 标准状况下,关于与6 g CH4体积相等的CO,下列说法正确的是 ( )
A.质量为2.8 g
B.物质的量为0.375 mol
C.体积约为11.2 L
D.密度约为0.125 g·L-1
6. 在两个容积相同的容器中,一个盛有N2,另一个盛有C2H4和CO的混合气体。在同温同压下,两容器内的气体一定相同的物理量有几项 ( )
(1)分子数 (2)原子数 (3)质量 (4)中子数 (5)密度 (6)气体摩尔体积
A.4项 B.5项 C.6项 D.3项
7.下列示意图中,白球代表氢原子,黑球代表氦原子,方框代表容器,容器中间有一个可以上下滑动的轻质隔板。将等质量的氢气与氦气同时充入容器,符合实际情况的是 ( )
A B C D
图L2-3-3
8.同温同压下等质量的CO2气体和CO气体:①密度之比为11∶7;②分子个数之比为7∶11;③体积之比为11∶7;④压强之比为7∶11。其中正确的是 ( )
A.①② B.①④ C.②③ D.②④
9.在同温同压下,分别用如图L2-3-4所示的气体吹出体积相等的甲、乙两个气球,则这两个气球中气体的有关量之比(甲∶乙)正确的是( )
图L2-3-4
A.质量之比为3∶1
B.原子总数之比为3∶1
C.分子总数之比为1∶2
D.碳原子数之比为1∶1
10. 容积不同的A、B两个密闭容器,A中充满氮气,B中充满CH4和CO2混合气体,同温同压下测得两容器中气体密度相同,下列叙述不正确的是 ( )
A.容器A和容器B中所含气体质量一定不同
B.容器B中混合气体的密度是同温同压下氢气密度的14倍
C.容器B中CH4和CO2的质量之比为33∶16
D.容器A和容器B中所含气体分子数一定不同
11. 已知a g气体XY3含有b个原子,设阿伏伽德罗常数的值为NA,气体摩尔体积为c L·mol-1,则该条件下11.2 L该气体的质量为 ( )
A. g B. g C. g D. g
12. 某固体化合物在某温度下受热分解的反应为X2A↑+B↑+C↑,测得反应后混合气体的密度为ρ g·L-1,已知相同条件下气体摩尔体积为Vm L·mol-1,则X的摩尔质量为( )
A.ρVm g·mol-1 B.2ρVm g·mol-1
C.4ρVm g·mol-1 D.6ρVm g·mol-1
13. 标准状况下,11.2 L由CO和CO2组成的混合气体的质量为16 g,则下列说法不正确的是 ( )
A.混合气体中,CO和CO2的物质的量之比为3∶1
B.混合气体中CO和CO2气体的质量比为21∶11
C.同温同压下,该混合气体的密度是H2密度的16倍
D.标准状况下,该混合气体中CO2的体积为8.4 L
14.在两个密闭容器中,分别充有质量相同的甲、乙两种气体,若两个容器的温度和压强均相同,且甲的密度大于乙的密度,则下列说法正确的是 ( )
A.甲的分子数比乙的分子数多
B.甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小
C.甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小
D.甲的物质的量比乙的物质的量小
15. 常温常压下,某密闭容器中有一个可自由滑动的隔板(厚度不计),将容器分成两部分,当左侧充入13.6 g H2S,右侧充入3.6 g N2和CO2的混合气体时,隔板处于如图L2-3-5所示位置。保持温度和压强不变,下列说法正确的是 ( )
图L2-3-5
A.右侧气体密度是同温同压下氢气密度的36倍
B.右侧混合气体中N2的质量为2.8 g
C.右侧再通入8.4 g N2时,隔板向左移至2.5处
D.右侧N2和CO2的物质的量之比为2∶1
16. 物质的量是高中化学常用的物理量,请完成以下有关计算:
(1)在一定温度和压强下,0.4 mol某气体的体积为9.8 L,则该条件下的气体摩尔体积为 。
(2)标准状况下6.72 L CO与一定量的Fe2O3恰好完全反应,生成Fe的质量为 g。
(3)某气体氧化物的化学式为RO2,在标准状况下,1.28 g该氧化物的体积为448 mL,则R的相对原子质量为 。
(4)标准状况下,1.7 g NH3与 L H2S气体含有的氢原子数相同。
(5)标准状况下,NH3与CH4组成的混合气体的平均密度为0.75 g·L-1,该混合气体中NH3的体积分数为 。
17. Ⅰ.已知1 mol不同气体在不同条件下的体积:
化学式 条件 1 mol气体的体积/L
H2 0 ℃、101 kPa 22.4
O2 22.4
CO 22.4
H2 0 ℃、202 kPa 11.2
CO2 11.2
N2 11.2
NH3 273 ℃、202 kPa 22.4
(1)从表中分析得出结论。
①1 mol任何气体,在标准状况下的体积都约为 。
②1 mol不同的气体,在不同的条件下,体积 (填序号)。
A.一定相等 B.一定不相等 C.不一定相等
(2)理论依据:相同条件下,1 mol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氧气的体积是 ;0 ℃,202 kPa时,4 g氧气的体积是 。
Ⅱ.在标准状况下,15 g CO与CO2的混合气体的体积为11.2 L。则:
(4)混合气体的密度是 g·L-1。(取小数点后两位)
(5)CO2和CO的体积之比是 。
(6)混合气体中所含碳原子的物质的量是 。
第2课时 气体摩尔体积
1.C [解析] 在标准状况下,水为非气态,A错误;若22.4 L氮气处于非标准状况下,则其物质的量不一定是1 mol,B错误;标准状况下气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1,故0.5 mol H2和O2的混合气体的总体积约为11.2 L,C正确;由于气体的体积受温度和压强的共同影响,2 mol气体的体积为44.8 L,这些气体也不一定处于标准状况,D错误。
2.B [解析] 在标准状况下,1 mol任何气体的体积都约是22.4 L,故标准状况下的气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1,A正确;非标准状况下,1 mol任何气体的体积也可能为22.4 L,B错误;气体都由分子构成,标准状况下,1 mol任何气体都约含有6.02×1023个分子,C正确;标准状况下,若H2和O2的混合气体的物质的量是1 mol,其体积约为22.4 L,D正确。
3.C [解析] 标准状况下,22.4 L N2的物质的量为1 mol,约含有1.204×1024个N,A错误;标准状况下水是非气体,22.4 L H2O不是1 mol,故其质量不是18 g,B错误;Na2SO4由Na+和S构成,0.5 mol Na2SO4中含有1 mol Na+,C正确;常温常压下,11.2 L CO2不是0.5 mol,含有的分子数不是3.01×1023个,D错误。
4.C [解析] 二者的物质的量都是1 mol,但由于气体所处的外界条件未知,不能确定气体体积的大小,A错误;标准状况下,H2的气体摩尔体积约为22.4 L·mol-1,B错误;标准状况下水不是气体,不能使用气体摩尔体积进行有关计算,D错误。
5.B [解析] 6 g CH4的物质的量n(CH4)==0.375 mol,其在标准状况下的体积V=0.375 mol×22.4 L·mol-1=8.4 L。CO、CH4在标准状况下都是气体,若二者的体积相同,则二者的物质的量也相等,故n(CO)=n(CH4)=0.375 mol,B正确;标准状况下,与6 g CH4体积相等的CO的物质的量也是0.375 mol,其质量m(CO)=0.375 mol×28 g·mol-1=10.5 g,A错误;与6 g CH4体积相等的CO的物质的量是0.375 mol,则其在标准状况下的体积V(CO)=0.375 mol×22.4 L·mol-1=8.4 L,C错误;在标准状况下CO气体的密度ρ====1.25 g·L-1,D错误。
6.A [解析] 同温同压下,相同体积的任何气体含有相同的分子数,物质的量相等,CO、N2是双原子分子、C2H4是6原子分子,则相同体积的N2与C2H4和CO混合气体所含原子数一定不相等,(2)错误;CO的中子数为14,N2的中子数为14,C2H4的中子数为12,故相同体积的N2与C2H4和CO混合气体的中子数一定不相等,(4)错误。
7.A [解析] 假设气体的质量均是m g,氢气的摩尔质量为2 g·mol-1,氦气的摩尔质量为4 g·mol-1,则当两种气体等质量时,两种气体的物质的量之比n(H2)∶n(He)=∶=2∶1。根据n==可知同温同压下,气体的体积和分子数均与物质的量成正比,故氢气和氦气的分子数之比为2∶1,体积之比也为2∶1,H2是双原子分子,He是单原子分子,故合理选项是A。
8.A [解析] CO2和CO的摩尔质量分别为44 g·mol-1、28 g·mol-1,假设二者的质量均为1 g,则其物质的量分别为 mol、 mol,故有n(CO2)∶n(CO)= mol∶ mol=7∶11,从而推知N(CO2)∶N(CO)=n(CO2)∶n(CO)=7∶11,②正确;根据阿伏伽德罗定律可知,同温同压下,气体的体积之比等于其物质的量之比,则有V(CO2)∶V(CO)=n(CO2)∶n(CO)=7∶11,③错误;同温同压等质量的CO2和CO,气体的密度之比等于其摩尔质量之比,则CO2和CO的密度之比为11∶7,①正确;同温同压下,CO2和CO的压强相等,则压强之比为1∶1,④错误。
9.B [解析] 根据阿伏伽德罗定律可知,同温同压下体积相等的甲、乙两个气球中C2H4和CO的分子数相等,其物质的量相等,C错误;C2H4和CO的摩尔质量均为28 g·mol-1,二者的物质的量相等,则其质量相等,A错误;C2H4和CO的分子数相等,则原子总数之比为6∶2=3∶1,碳原子数之比为2∶1,B正确,D错误。
10.C [解析] A、B两个密闭容器容积不同,同温同压下测得两容器中气体密度相同,根据m=ρV可知,容器A和容器B中所含气体质量一定不同,A正确;根据pM=ρRT,同温同压下,摩尔质量之比等于密度之比,M(B)=M(A)=28 g·mol-1,M(H2)=2 g·mol-1,ρ(B)∶ρ(H2)=28∶2=14∶1,B正确;设CH4的物质的量为a,CO2的物质的量为b,则=28 g·mol-1,解得=,==×=,C错误;同温同压下,A、B两个密闭容器容积不同,根据n=可知A、B两容器中气体的物质的量不同,根据n=可知容器A和容器B中所含气体分子数一定不同,D正确。
11.A [解析] a g该气体的物质的量n= mol,该气体摩尔质量M=== g·mol-1,11.2 L该气体的物质的量n'=== mol,对应质量m'=n'M= mol× g·mol-1= g。
12.C [解析] 由反应方程式知1 mol X反应生成4 mol气体,根据反应的质量守恒可得=ρ g·L-1×Vm L·mol-1,M(X)=4ρVm g·mol-1。
13.D [解析] 标准状况下,11.2 L由CO和CO2组成的混合气体的质量为16 g,其物质的量为11.2 L÷22.4 L·mol-1=0.5 mol,设CO的物质的量为x,CO2的物质的量为y,则有
,解得,CO为0.375 mol,CO2为0.125 mol。混合气体中,CO和CO2的物质的量之比为3∶1,A正确;混合气体中CO和CO2气体的质量比为(3×28)∶44=21∶11,B正确;同温同压下,气体密度之比=摩尔质量之比,该混合气体的平均摩尔质量是16 g÷0.5 mol=32 g·mol-1,H2的摩尔质量是2 g·mol-1,是H2密度的16倍,C正确;标准状况下,该混合气体中CO2的体积为0.125 mol×22.4 L·mol-1=2.8 L,D错误。
14.D [解析] 同温同压下,气体摩尔体积相等,B错误;根据ρ=知,相同条件下,气体密度与其摩尔质量成正比,甲的密度大于乙的密度,说明甲的摩尔质量大于乙的摩尔质量,则甲的相对分子质量比乙的相对分子质量大,C错误;根据n=可知,相同质量时物质的量与摩尔质量成反比,甲的摩尔质量大于乙的,则甲的物质的量比乙的物质的量小,即甲的分子数比乙的分子数少,A错误,D正确。
15.C [解析] 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∶1,13.6 g H2S物质的量为=0.4 mol,所以右侧气体物质的量为0.1 mol。相同条件下气体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=18倍,故A错误;由十字交叉法,右侧混合气体中氮气和二氧化碳的物质的量之比为1∶1,则N2为0.05 mol,N2的质量为1.4 g,故B、D错误;右侧再通入8.4 g N2时,右侧气体的物质的量为0.1 mol+=0.4 mol,两侧气体的物质的量相同,隔板向左移至2.5处,故C正确。
16.(1)24.5 L·mol-1 (2)11.2
(3)32 (4)3.36 (5)80%
[解析] (2)标准状况下6.72 L CO的物质的量为=0.3 mol,0.3 mol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,根据得失电子守恒,反应生成Fe的物质的量为=0.2 mol,质量为56 g·mol-1×0.2 mol=11.2 g。(3)标准状况下,1.28 g RO2的体积为448 mL,其物质的量为=0.02 mol,故该氧化物的摩尔质量为=64 g·mol-1,R的相对原子质量为64-32=32。(4)1.7 g NH3的物质的量为0.1 mol,含有氢原子的物质的量为0.3 mol;标准状况下,x L H2S的物质的量为 mol,含有氢原子的物质的量 mol,根据氢原子数相等: mol=0.3 mol,解得x=3.36。(5)标准状况下,密度为0.75 g·L-1的NH3与CH4组成的混合气体中,该混合气体的平均摩尔质量为0.75 g·L-1×22.4 L·mol-1=16.8 g·mol-1,设NH3与CH4的物质的量分别为x、y,则=16.8 g·mol-1,计算得出x∶y=4∶1,相同条件下,气体物质的量之比等于体积之比,则NH3的体积分数为×100%=80%。
17.(1)①22.4 L ②C
(2)粒子之间的距离相等 粒子数目相等
(3)2.8 L 1.4 L (4)1.34 (5)1∶7 (6)0.5 mol
[解析] (1)①从表中的H2、O2、CO在标准状况下的体积可以看出,1 mol任何气体在标准状况下,体积都约为22.4 L;②从表中可知,0 ℃、101 kPa条件下1 mol气体的体积与0 ℃,202 kPa条件下不同,与273 ℃、202 kPa条件下相同,因此1 mol不同的气体,在不同的条件下,体积不一定相等。(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 mol 气体的分子数目也相同,所以在相同条件下,1 mol任何气体的体积几乎相等。(3)O2的摩尔质量是32 g·mol-1,4 g O2的物质的量是= mol;在标准状况下,4 g O2的体积为22.4 L·mol-1× mol=2.8 L;0 ℃,202 kPa时,4 g O2的体积为11.2 L·mol-1× mol=1.4 L。(4)混合气体的密度为=≈1.34 g·L-1。(5)在标准状况下混合气体体积为11.2 L,总物质的量为=0.5 mol,设CO2和CO的物质的量分别为x、y,由题意可得:x+y=0.5 mol;44 g·mol-1 x+28 g·mol-1 y=15 g,解得x=0.062 5 mol,y=0.437 5 mol,则二氧化碳和一氧化碳的体积之比=物质的量之比=0.062 5∶0.437 5=1∶7。(6)混合气体中所含碳原子的物质的量为0.062 5 mol+0.437 5 mol=0.5 mol。
