1、气体摩尔体积(30分钟50分)一、选择题(本题包括4小题,每小题5分,共20分)1.(2020济宁高一检测)同温同压下,两种气体的体积不同,其主要原因是()A.气体的分子大小不同B.气体分子间的距离不同C.气体的物质的量不同D.气体的性质不同【解析】选C。同温同压时,气体分子之间的距离相等,而分子本身的大小又远小于气体分子之间的距离,故体积不同的主要原因是气体的物质的量不同。【补偿训练】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 mol任何物质所占有的体积均相同D.等质量的H
2、2,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,则相同条件下体积也相同,B正确;该结论只适用于气态物质,C错误;等质量的H2,压强越小、温度越高,气体体积越大,D正确。【易错提醒】同温同压下,1 mol任何气体所占有的体积均相同,而不能是1 mol任何物质。2.(2020德州高一检测)下列叙述正确的是()A.同温同压下,相同体积的物质,其物质的量必然相等B.任何条件下,等物质的量的乙烯(C2H4)和一氧化碳所含的分子数必然相等C.1 L一氧化碳气体一定比1 L氧气的质量小D.同温同压下,
3、等体积的物质所含的分子数一定相等【解析】选B。只有气态物质才符合阿伏加德罗定律在同温同压下,具有相同体积的气体的分子数相等;具有相同物质的量的两种由分子构成的物质具有相同的分子数;因温度、压强不能确定,1 L CO和1 L O2的物质的量大小也不能确定,即二者的质量大小无法确定。3.(2020西安高一检测)下列叙述正确的是()A.1.5 mol O2的体积是33.6 LB.在标准状况下,2 mol H2的体积是44.8 LC.等质量的CO和N2的体积相等D.32 g O2的物质的量是1 mol,其体积是22.4 L【解析】选B。A项,未明确标准状况,不能用公式V=22.4 Lmol-1n计算气
4、体的体积,A项错误;B项,在标准状况下,2 mol H2的体积为22.4 Lmol-12 mol=44.8 L,B项正确;C项,因为CO和N2的摩尔质量相等,所以等质量的CO和N2的物质的量相等,但题目没有明确两种气体所处的温度和压强是否相同,所以无法判断等质量的CO和N2的体积是否一定相等,C项错误;D项,未明确标准状况,不能用公式V=22.4 Lmol-1n计算气体的体积,D项错误。【补偿训练】如图表示某条件下H2S气体的体积与质量的关系,则该条件下的气体摩尔体积为()A.22.0 Lmol-1B.22.4 Lmol-1C.22.8 Lmol-1D.23.2 Lmol-1【解析】选C。27
5、.2 g H2S的物质的量为0.8 mol,则0.8 molVm=18.24 L,解得Vm=22.8 Lmol-1。4.(2020德州高一检测)下列条件下,两种气体的分子数一定不相等的是()A.相同质量、不同密度的N2和C2H4B.相同体积、相同密度的CO和C2H4C.相同温度、相同压强、相同体积的O2和N2D.相同压强、相同体积、相同质量的O2和N2【解析】选D。质量相同、摩尔质量也相同,因此两种气体的物质的量也相同,即分子数一定相同,故A正确;同体积、同密度,气体的质量相同,气体的摩尔质量也相同,即物质的量相同,分子数则相同,故B正确;温度相同、压强相同、体积相同,则物质的量相同,即分子数
6、相等,故C正确;质量虽然相同,但两种气体的摩尔质量不相等,则物质的量不相等,即分子数一定不相等,故D错误。【补偿训练】 (2019泰安高一检测)下列叙述中正确的是()标准状况下,1 L HCl和1 L H2O的物质的量相同;标准状况下,1 g H2和14 g N2的体积相同;28 g CO的体积为22.4 L;两种物质的物质的量相同,则它们在标准状况下的体积也相同;在同温同体积时,气体物质的物质的量越大,则压强越大;同温同压下,气体的密度与气体的相对分子质量成正比。A.B.C.D.【解析】选B。标准状况下,水不是气体,不能适用于气体摩尔体积,选项不正确;选项,气体的物质的量都是0.5 mol,
7、标准状况下的体积是相等的;选项不正确,因为没有标明是标准状况下;选项不正确,因为物质不一定是气体,选项都是正确的。二、非选择题(本题包括1小题,共10分)5.(2020桂林高一检测)(1)同温同压下,等体积的O2和O3所含分子数之比为,质量之比为 。(2)已知16 g A和20 g B恰好完全反应生成0.04 mol C和31.76 g D,则C的摩尔质量为。(3)在三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体,当它们的温度和密度都相同时,这三种气体的压强(p)分别用p(Ne)、p(H2)、p(O2)表示,由大到小的顺序是。【解析】(1)同温同压下,等体积的O2和O3的物质的量相等,根据n=
8、可知,气体的物质的量之比等于分子数之比,即二者的分子数之比为11;根据n=可知,气体的质量之比等于摩尔质量之比,即二者的质量之比为3248=23;(2)根据质量守恒定律知,C的质量为(16+20-31.76) g=4.24 g,C的摩尔质量M=106 gmol-1;(3)Ne的摩尔质量是20 gmol-1,氢气的摩尔质量是2 gmol-1,氧气的摩尔质量是32 gmol-1,根据pV=nRT推导,相同温度和密度的密闭容器中,气体的压强与气体的摩尔质量成反比,则气体摩尔质量由大到小的顺序为M(O2)M(Ne)M(H2),所以其压强由大到小的顺序是p(H2)p(Ne)p(O2)。答案:(1)112
9、3(2)106 gmol-1(3)p(H2)p(Ne)p(O2)【补偿训练】1.(2019贵阳高一检测)同温同压下,A容器中充满O2,B容器中充满O3。(1)若所含分子总数相等,则A容器和B容器的容积之比是。(2)若两容器中所含气体原子总数相等,则A容器和B容器的容积之比是。(3)若两容器的容积之比为32,则O2和O3的物质的量之比为,质量之比为,密度之比为。【解析】(1)根据阿伏加德罗定律的推论知,同温同压下,若气体分子数相等,即气体的物质的量相等,则其体积必相等。(2)若两容器中所含原子总数相等,则分子数之比为32,即物质的量之比为32,故同温同压下气体的体积比为32。(3)根据阿伏加德罗
10、定律的推论知,同温同压下,气体的体积比等于物质的量之比,即32;此时O2和O3两种气体的原子数相等,故气体质量相等;密度与气体体积成反比,为23。答案:(1)11(2)32(3)3211232.已知1 mol气体在不同条件下的体积:化学式条件1 mol气体体积/LH20 ,101 kPa22.4O20 ,101 kPa22.4CO0 ,101 kPa22.4H20 ,202 kPa11.2CO20 ,202 kPa11.2N2273 ,202 kPa22.4NH3273 ,202 kPa22.4(1)从上表分析得出的结论:1 mol任何气体,在标准状况下的体积都约为。1 mol不同的气体,在不
11、同的条件下,体积(填“一定”“一定不”或“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 , 。(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)从表中数据可以看出:1 mol任何气体在标准状况下,体积都约为22.4 L;1 mol不同气体,不同条件下,体积不一定相同。(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)4 g O2的物质的量n(O2)=0.125 mol。在标准状况下的体积为0.125 mol22.4
12、Lmol-1=2.8 L。答案:(1)22.4 L不一定(2)气体分子数目相等相同条件下,气体分子间的平均距离几乎相等(3)V(O2)=n22.4 Lmol-1=22.4 Lmol-1=22.4 Lmol-1=2.8 L。1.(5分)(双选)(2020合肥高一检测)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41B.右侧CO的质量为5.6 gC.右侧气体密度是相同条件下氢气密度的14倍D.左右两边质量比为41【解析】选C、D。左右两侧气体温
13、度、压强相同,则体积之比等于物质的量之比,由题意,左右气体体积之比为41,则左右气体物质的量之比为41,且二者摩尔质量均为28 gmol-1,故左右气体的质量比为41,故D正确;所以右侧气体物质的量= mol=0.25 mol。同理,同温同压下,密度之比与摩尔质量成正比,则右侧气体密度是相同条件下氢气密度的=14倍,故C正确。2.(5分)(双选)(2020北京高一检测)肼(N2H4)是火箭常用的高能燃料,常温下为液体。肼能与双氧水发生反应:N2H4+2H2O2N2+4H2O。用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是()A.标准状况下,11.2 L N2中含电子总数为5NAB.标准状况下,
14、22.4 L N2H4中所含原子总数为6NAC.常温常压下,3.2 g N2H4与3.2 g氧气的分子数相同D.若生成3.6 g H2O,则上述反应转移电子的数目为0.2NA【解析】选C、D。1个N2分子含有14个电子,标准状况下,11.2 L N2的物质的量为0.5 mol,则所含电子数为7NA,A项错误;标准状况下肼不是气体,不能用气体摩尔体积计算其物质的量,故所含原子总数不是6NA,B项错误;3.2 g N2H4与3.2 g O2都为0.1 mol,分子数均为0.1NA,C项正确;反应N2H4+2H2O2N2+4H2O中,生成4 mol H2O时转移4 mol电子,故生成3.6 g(即0
15、.2 mol)H2O时,转移电子的数目为0.2NA,D项正确。【补偿训练】在一定条件下,某化合物X受热分解:2XA+2B+4C,测得反应后生成的混合气体对H2的相对密度为11.43,在相同条件下,X的相对分子质量是()A.11.43B.22.86C.80.01D.160.02【解析】选C。由反应知,若有2 mol X分解,则生成的气体A、B、C的物质的量分别为1 mol、2 mol、4 mol,混合气体平均摩尔质量为氢气摩尔质量的11.43倍,故为22.86 gmol-1,总质量为7 mol22.86 gmol-1=160.02 g。由质量守恒定律可得,2 mol X的质量为160.02 g,
16、M(X)=80.01 gmol-1,则X的相对分子质量为80.01。3.(10分)现有21.6 g由CO和CO2组成的混合气体,在标准状况下的体积为13.44 L。回答下列问题:(1)该混合气体的平均摩尔质量为。(2)该混合气体中碳原子的质量为。(3)该将混合气体依次通过如图所示装置,最后收集在气球中(实验在标准状况下测定)。气球中收集到的气体的摩尔质量为。气球中收集到的气体的体积为L。【解析】混合气体在标准状况下的体积为13.44 L,根据n=可知,总物质的量为n=0.6 mol;氢氧化钠吸收二氧化碳,浓硫酸吸收水,气球中收集的气体是一氧化碳。(1)该混合气体的总物质的量为0.6 mol,根
17、据M=可知,该混合气体的平均摩尔质量为=36 gmol-1。(2)设一氧化碳的物质的量为a mol,则二氧化碳的物质的量为(0.6-a) mol,故28 gmol-1a mol+44 gmol-1(0.6-a) mol=21.6 g,a=0.3,碳原子的质量为0.3 mol12 gmol-1+0.3 mol12 gmol-1=7.2 g;也可以根据原子守恒直接计算。(3)装置吸收了二氧化碳和水,气球中收集到的气体为一氧化碳。气球中收集到的气体的摩尔质量为28 gmol-1;一氧化碳的物质的量为0.3 mol,故在标准状况下的体积为6.72 L。答案:(1)36 gmol-1(2)7.2 g(3
18、)28 gmol-16.72【补偿训练】某学生利用氯酸钾分解制氧气的反应,测定氧气的摩尔质量。实验步骤如下:组装好实验装置,检查装置的气密性;把适量的氯酸钾粉末和少量的二氧化锰粉末混合均匀,放入干燥的试管中,准确称量,质量为a g;加热,开始反应,直到产生一定量的气体;停止加热(如图,导管出口高于液面),并测量收集到的气体的体积;准确称量试管和残留物的质量为b g。回答下列问题:(1)如何检查装置的气密性? 。(2)以下是测量收集到的气体体积必须包括的几个步骤:调整量筒内外液面高度使之相同;使试管和量筒内的气体都冷却至室温;读取量筒内气体的体积。这三步操作的正确顺序是(填步骤代号)。(3)测量
19、收集到的气体体积时,如何使量筒内外液面的高度相同?。(4)如果实验中得到的氧气体积是c L(已折算为标准状况),水蒸气的影响忽略不计,氧气的摩尔质量为(用含a、b、c的式子表示)gmol-1。【解析】检查该套装置的气密性,利用“捂热法”即可。测量收集气体体积时应注意:首先要将气体冷却至室温,然后慢慢将量筒往下移使量筒内外液面高度相同,最后再读取量筒内气体的体积。据题意可知,试管内固体质量减少了(a-b)g,即为生成的O2的质量,又知实验中得到的O2在标准状况下的体积为c L,所以M(O2)= gmol-1。答案:(1)将导管的出口浸入水槽的水中,手握住试管,有气泡从导管口逸出,放开手后,有少量水进入导管,表明装置不漏气(2)(3)慢慢将量筒往下移(4)
