1、高考资源网（） 您身边的高考专家中学综合学科资源库理想气体华东师范大学 化学系 胡波华东师范大学 生物系 张映辉在高中物理中，我们学习了理想气体三大定律，并最终得出一定质量的理想气体p（压强）、V（体积）、T（温度）三参数满足pV/T为一常数；在化学中，由阿佛加德罗定律可得出：一定压强和温度下，气体物质的量（n）与体积（V）成正比。因此，物理和化学在理想气体这一知识点上进行综合，可得出任何理想气体的状态方程：pVnRT，其中R为常数，一般取 R8.314J/molK，利用理想气体状态方程，我们对各类现象既要会做定性的分析，又要会做定量的计算。密度（）也是描述理想气体的一个重要参数，利用m/Vn
2、M/V（M为气体的相分子质量），理想气体状态方程又可导出另一公式为：pMRT。一1在一定温度和压强下，气体体积主要取决于 A 气体分子间的平均距离B 气体分子微粒大小C 气体分子数目的多少D 气体分子式量的大小2如右图所示，两个连通容器用活塞分开，左右两室各充入一定量NO和O2，且恰好使两容器内气体密度相同，打开活塞，使NO与O2充分反应，最终容器内混合气体密度比原来 A 增大 B 减小 C 不变 D 无法确定3往一体积不变的密闭容器中充入H2和I2，发生反应 H2(g)+I2(g)2HI(g)+Q(Q0)，当达到平衡后，t0时改变反应的某一条件（混合气体物质的量不变），且造成容器内压强增大，
3、下列说法正确的是 A 容器内气体颜色变深，平均分子量不变B 平衡不移动，混合气体密度增大C H2转化率增大，HI平衡浓度变小D 改变条件前后，速度图象为4一带活塞的密闭容器中盛有A、B组成的混合气体，从状态1自发反应到状态2的变化曲线如右图所示。则该反应过程A（气）B（气）2C（气）是 A 放热反应 B 吸热反应 C 对外界做功 D 内能不变5往一体积不变的密闭容器中充入一种气态烃和O2的混合气体，其体积比为1:10，将该混合气体点火引爆，完全反应后在127时测得气体压强为p，恢复到常温27时测得气体压强为p/2，则该气态烃可能是 A CH4 B C2H6 C C4H8 D C6H10【参考答
4、案】1C2C3A、D4A、C本题实为考查能量守恒定律的应用，但其中包含化学能，即反应热。只有将化学与物理综合，才可答题。由化学方程式可得，从状态1变化到状态2，气体的物质的量不变。由图示得气体的体积增大，据pVnRT知，T增大，即温度升高，所以M0，即体系的内能增大。而EQW，体积向外膨胀，则体系对环境做功。所以Q必定大于零。即化学反应放热，给体系提供能量（也可由T升高，直接得出该反应为放热反应）。5C二已知平衡2NO2（g） N2O4（g）Q（Q0）在一定温度下满足：KN2O4/NO22， K为常数，其中N2O4、NO2为平衡浓度，单位mol/L。右图所示，一柱形刚性容器，底面积0.1m2，
5、高0.5m，内有一活塞，不计厚度和质量。活塞与底部间为真空，并连有一弹簧，弹簧倔强系数为50000N/m，原长0.5m。127时，B内为真空，A内已充入1mol NO2，此时活塞已保持静止。若往A内迅速再充入1mol NO2，活塞将如何运动 ；当活塞再次保持静止时，NO2反应速度与原平衡NO2反应速度v0的大小关系为v v0（、），同时NO2的转化率比原平衡时 （增大、减小、不变）。2如果对容器加热，使A内气体温度升高，活塞将向下移动，试解释活塞下滑的原因：a. b. 327时，往活塞上方充入60g NO2气体，活塞从最上端下滑0.2m后保持静止，计算此时NO2的转化率。4往上方容器内再充入1
6、0g NO2气体。并保持温度不变，活塞又将下滑多少距离。（列出式子或方程，并用文字说明，不必求出最后答案）5在第3题已达平衡后，将容器升温到177，活塞又下滑0.1m，求此时NO2的转化率。6计算第3题和第5题分别达到平衡时混合气体的密度比。【参考答案】1先下移，后上移 增大2升高温度，平衡向左移动，气体物质的量增大；由pVnRT，升高温度，压强（体积）增大。377.0%4K111.6设弹簧共压缩了xm混合气体：n20.0x2molK111.6活塞下滑xx0.2516.0%63:2利用m/V，混合气体质量一定，密度与体积成反比，即活塞下滑距离的倒数比。三如右图所示，内装水银的U形管的横截面积为
7、10.0cm2，烧瓶内装有足量的稀硫酸，瓶塞上装有铂电极，可上下移动的一极下端系有0.280g铁丝。反应开始前测得装置内空气的体积折合成标准状况下为500mL。（假设O2占1/5）。密闭整个装置后，将铁丝浸入稀硫酸中充分反应（下列条件下N2与H2不发生反应）。1反应后假定装置内的温度未变，则瓶中气体的压强 （填“”、“”或“”）大气压强；U形管内的汞液面 （填“左边”或“右边”）高；烧瓶内气体是否处于标准状况？答： （填“是”或“不是”）。2若将反应后的装置处于一个标准大气压下，求U形管两边水银面的高度差（单位用cm表示）。3若铁丝的质量不定，当其与硫酸充分反应后用电火花引燃混合气体，再恢复至
8、原温度，要使U形管左边的水银面高，求铁丝的质量范围。【参考答案】1因Fe与硫酸反应生成H2，显然瓶中气体的压强增大，U形管内的汞液面右边高，烧瓶内气体的压强大于一个标准大气压，显然不是处于标准状况下。20.280g Fe充分反应生成标准状况下H2体积为112mL。在标准状况时（压强为760mmHg柱）容器内气体体积为612.0cm3，当反应后的装置处于一个标准大气压下，容器内气体的压强为一个标准大气压和U形管两端Hg柱差之和。设反应后将装置处于一个标准大气压下，U形管两边液面高度差为h，则有：76.0cm(500cm3112cm3)(760cmh)(500cm3h/210.0cm2)，解方程得
9、h9.19cm。在根据玻马定律列方程时，U形管两端产生高度差h后，容器内气体的体积为：（500cm3h/210.0cm2），只要该数值没有出错，U形管两边水银面的高度差不难解决。3装置内的O2折合为标准状况下的体积为100mL，若要使U形管左边液面高，产生H2在标准状况下的体积应小于300mL。所需Fe的质量为mFe0.750g，即铁丝的质量在0mFe0.750g的范围内符合题目要求。四在10时，有体积为3L和1L的容器，如右图所示。图中左、右两容器内分别充入氢气和氧气，压力各为p1和p2。开启阀门、点燃，反应后将气体冷却至原温度。计算：1在10时，反应前在p1下氧气的体积；2在10时，反应后
10、容器内的压力p。【参考答案】1p2/p1L2若H2过量：p(3p12p2)/4若O2过量：p(2p23p1)/8若H2和O2的物质的量之比恰为2:1：p0本题综合了高中物理中气体状态方程及高中化学中的过量计算两个知识要点，通过气体状态方程可得完全反应中参与反应的H2和O2各自的摩尔质量，考虑化学反应后有过量气体，就可得出最终容器内的压力。编排本题在于让学生熟悉气体状态方程的计算，并在化学反应计算中注意到有过量气体存在（这是本题的关键所在）。五某压缩式喷雾器储液桶的容量是5.7103m3。往桶内倒入4.2103m3的药液后开始打气，打气过程中药液不会向外喷出。如果每次能打进2.5104m3的空气
11、，要使喷雾器内空气的压强达到4标准大气压，应打气几次？这个压强能否使喷雾器内的药液全部喷完？（设大气压强为1标准大气压）【参考答案】18 药液可以全部喷出。六已知理想气体各参数p（压强）、V（体积）、T（温度）、n（物质的量）满足理想气体状态方程pV=nRT。某学校课外活动小组粗略测定理想气体状态方程中气体常数R的值，下面是测定实验的分析报告，请填写有关空白：（一）测定原理：在理想气体状态方程pV=nRT中，气体常数R=pV/nT的数值可以通过实验来确定。本实验通过金属镁置换出盐酸中的氢来测定R的值。其反应为：Mg+2HCl=MgCl2+H2如果称取一定质量的镁与过量的盐酸反应，则在一定温度和
12、压力下，可以通过测出反应放出氢气的体积。实验室的温度和压力可以分别由温度计和气压计测得。氢的摩尔数可以通过反应中镁的质量来求得。将以上所得各项数据代入R= pV /nT式中，即可算出R值。（二）实验用品及试剂：仪器：托盘天平、测定气体常数的装置（如上图所示）；试剂：6mol/L HCl、镁条若干。（三）实验内容：1在托盘天平上称出镁条的质量（称量镁条天平的游码示数如右图所示，未用砝码，单位为g）；2按上图搭好仪器。取下试管，移动量气管B，使量气管A中的水面略低于零刻度线，然后将量气管B固定。3在试管中加入15mL 6mol/L HCl，不要使盐酸沾湿试管的上半部。将已称重的镁沾少许水，贴在试管
13、上部不与盐酸接触。4检查仪器是否漏气，方法如下：（方法要求简单有效） 5如果装置不漏气，调整量气管B的位置，使量气管A内水面与量气管B 内水面在同一水平面上（要求“在同一水平面上”的原因是 ；实现“在同一水平面上”的操作是 ），然后准确读出量气管A内水面凹面最低点的读数V1（如右图所示）。6轻轻摇动试管，使镁条落入盐酸中，镁条与盐酸反应放出氢气。此时量气管A内水面即开始下降。为了不使量气管A内气压增大而造成漏气，在量气管A内水面下降的同时，慢慢 （上or下）移量气管B，使两管内的水面基本保持水平。反应停止后，待试管冷却至室温（约10分钟），移动量气管B，使两管内的水面相平，读出反应后量气管A内
14、的精确读数V2（如右图所示）。7记录实验时的室温t和大气压P。（已知室温为27，大气压为100kPa）（四）数据记录与处理（在横线上填写适当内容）：镁条的质量w= g氢气的摩尔数n= mol反应前量气管A内读数V1= ml反应后量气管A内读数V2= ml氢气的体积V ml室温T K大气压P Pa气体常数R的值R J/（molK）（五）问题与讨论：在读取量气管内气体体积V1时，眼睛仰视读数，结果造成R的测定值 （偏高、偏低or无影响）；若没等反应试管冷却到室温就量取液面的高度，结果造成R的测定值 （偏高、偏低or无影响）。【参考答案】（三）气管B向下（或向上）移动一段距离，使量气管B中的水面略低
15、（或略高）于量气管A中的水面。固定量气管B后，量气管B中的水面如果不断上升（或下降），表示该装置漏气。5使所测气体的压强于外界大气压强相等。取下量气管B，并靠近量气管A，使水面持平，再计下读数。6下（四）0.15g0.0063(或0.00625)2.5(0.2)158.5(0.2)156.0(0.2)3001.01058.3（五）偏小偏高七用气体温度计测量一较大房间内的温度。为此，在293.15K、101.325kPa条件下把N2充入80cm3的玻璃管内，在整个房间内缓慢、平稳地移动温度计，以测量其温度。在较高温度下，气体膨胀，逸出玻璃管，逸出气体被上部液体（其蒸气压可忽略不计）所捕获，逸出气
16、体的总体积为35cm3（293.15K，101.325kPa）。1填充玻璃管与逸出玻璃管的氮气各多少摩尔？2玻璃管膨胀不计，计算房间里温度。3若用50（体积）N2与50（体积）H2代替纯N2实验，将有何变化？【参考答案】1充入N2物质的量3.33103mol；逸出N2物质的量1.46103mol。2由剩余在玻璃管内N2物质的量1.87103mol；由pVnRT得此时房间内温度应为521K。3结果不会有影响。N2、H2的物理性质在一般条件下均不活泼（此题中无化学反应）八玻璃球甲和乙的容积各等于1L，中间用细管连接（如右图所示，细管体积计算时可不计），两球内盛Amol的N2O4，当温度高于295K
17、时，N2O4部分分解，存在平衡：N2O4（g）=2NO2（g）1如果把两只玻璃球同时浸入350K的水中，在达到平衡时，N2O4已有60分解，其体内压强为1.163105Pa，求Amol N2O4等于多少克？2若将甲球浸入300K的水中，乙球仍浸在350K水中，测得平衡状态下甲球内压强1.018105Pa，而乙球内NO2与N2O4的体积比为3:1，求两球在不同温度下甲球里含NO2多少mol？【参考答案】本题考查：热力学平衡条件及克拉伯龙方程应用、化学反应平衡时转化率、质量守恒定律。1N2O4质量 m4.6g2甲球内混和气体总物质的量n0.026mol九开口向上竖直放置的玻璃管内，用高度h cm的
18、水银柱封闭着长为L1的气柱。气柱由NO2和N2O4组成，经测知NO2:N2O4m:1，设大气压强等于高为H0 cm的水银产生的压强，现使玻璃管以加速度a竖直向上加速运动，如右图所示，发现气柱长度未变，求此时气柱内NO2与N2O4物质的量比？（设温度不变）【参考答案】这是一道物理、化学综合题。主要考查学生对密封气体混合物在不同状态下相互之间转化的理解及理想气体状态方程的应用。对水银柱进行两次受力分析，并对气柱用理想气体状态方程。NO2:N2O4十在一端开口截面积为S竖直放置的汽缸中，上端薄壁质量不计，中间被一质量为M的活塞分为上、下两部分，长度分别为L1，L2，上层通入一定量N2，下层SO2中通
19、入一定量H2S（S（固）不占体积和质量），将汽缸倒置，发现上层为 L2，下层为L1，即N2体积未变，求通入H2S与SO2的比例？（整个过程常温不变，大气压强为P0）【参考答案】这是一道物理化学综合题，考查了学生在处理物理，化学时的应变能力。根据末态SO2或H2S的物质的量，求可能的H2S与SO2的比值。所以，通入H2S与SO2的比例为4Mg/（P0SMg）或（3P0SMg）/（P0SMg）。十一如右图所示，有两个容器，容器中充满溶液，其中左容器中充满HClO溶液，右容器中充满稀H2SO4，右容器中插有两根金属棒，一根为铁棒，一根为铜棒，且用导线相连。两个容器由一根很长的导管相连，导管正中有一小
20、段水银柱，导管粗细均匀（拐角处体积忽略），在标况下，左右管的体积均为1.12L，（压强均为P。，温度为0），在光照下，一段时间后，左容器中HClO减少0.1mol，右容器导线通过的电子个数为1.2041022，则此时左右管体积分别为多少？（温度不变）【参考答案】 本题主要考查克拉珀珑方程，HCIO的分解和原电池知识。V1=0.896L V2=1.344L十二如右图所示，可沿缸壁自由活动的活塞将圆筒形缸分隔成A、B两部分，气缸的底部通过装有阀门K的细管和一密闭容器C相连，活塞与气缸的顶部间连有一弹簧，当活塞位于气缸底部时，弹簧恰好无形变。开始时，B内有一定量的NO，A为真空，C内有同温同压下的O
21、2，B部分高h10.lm，B的容积是C的2倍。此时弹簧对活塞的作用力正好等于活塞的重力，现将阀门打开，并将装置倒置，当达到新平衡时，B部分高为h2，整个过程恒温。1写出装置中发生的化学反应方程式。2分析h2的大小。【参考答案】本题考查热学知识，两个化学反应，以及化学反应平衡。首先注意到B、C内的气体恰好完全反应生成NO2，再注意到NO2有其特殊性质，自反应生成N2O4，是可逆反应，利用热学及力学知识即可解出。12NOO2=2NO2 2NO2N2O42h2应略小于0.185m。十三已知物质的量各为1mol的A、B两物质反应方程式为A（气）B（气）2AB（气）Q。假设该反应不完全，且两种物质的转化
22、率随温度变化的现律是成正比，已知在27时，A的转化率为15。现将各1mol的两种物质放在被活塞封闭的圆柱形金属气缸内，活塞与气缸底部之间用一轻弹簧相连接，如右图所示，活塞与缸壁间无摩擦而且不漏气，已知活塞重为G，截面积为S，当大气压P01.0105Pa，周围环境的温度为27时，气缸内气体的压强P11.2105Pa，此时弹簧恰好是原长L。再将一个重为3G的物体轻轻放活塞上，使活塞缓慢下降（气体等温），待稳定后，活塞下降L0/4。然后再对气体加热，使活塞上升到离气缸底部5L0/4，变化过程中弹簧处于弹性限度内。求：1活塞在等温时下降，A、B、AB各气体质量的变化。2弹簧的倔强系数K与活塞重G，弹簧
23、原长L0的关系。3加热后新生成的AB气体的物质的量（与原27相比）。【参考答案】本题是物理与化学结合，主要考查气体温度变化导致转化率的变化以及气体的性质，影响化学平衡的条件。1由于反应为A（气）B（气）2AB（气），即反应前后总物质的量不变。因此，当气体等温压缩，体积减小，压强增大时，并不能改变上述反应平衡，即A、B、AB各气体质量与刚平衡时一样大。2K4G/L0，此间主要运用气体三定理考察各个状态下气体平衡性质。30.325mol十四在一侧置的敞口容器上加一密闭很好的活塞，如右图所示，活塞与在一光滑导轨上静止的金属棒连接，导轨宽为d，导轨间有大小为B方向垂直向里的磁场，导轨另一端有一电阻为R
24、的电阻，金属棒电阻r，活塞距容器底h，在容器内加入2:1的SO2与O2与催化剂，已知生成SO3，平衡时SO2转化率为a，求到反应平衡过程中通过电阻R的电量。【参考答案】考查：化学反应平衡，玻马定律，电磁感应。QaBdh/3(Rr)十五某同学为了测定空气中O2的体积分数，设计了如图所示的实验装置，并进行实验。燃烧匙中放入足量的木炭，在酒精灯上加热到全部红热时，迅速伸入玻管中并塞紧橡皮塞，当木炭熄灭时，该同学观察到管中的液面非但没有上升，反而有所下降，放置约10 min后，水面比初始位置略有上升，但远远小于1/5。该同学考虑到某些原因，将水槽中的水换成NaOH溶液重新操作，放置一段时间后玻管中的水
25、面比第一次实验后的水位略有升高，但仍远远低于1/5，没有达到实验目的。为什么？【参考答案】从实验结果可知，设计是失败的。其原因是燃烧生成的CO2在水中溶解度较小，当O2不足时还生成不溶于水的CO，同时由于管内气体受热后体积膨胀，所以冷却后管内上升的水位远远低于1/5。即使换成NaOH溶液，因生成的CO2量少，也不可能达到预期的实验目的用木炭燃烧来测定O2在空气中的体积分数是不科学的。所选择的可燃物一定要只易与空气中的O2反应，且产物最好是固体或极易溶于水的气体，如用红磷。十六如右图所示，打开两个容器间的活塞K，使两种气体混合，充分反应，平衡状态时（温度不变），A管中汞液面比B管中汞液面高7.1
26、cm，（反应开始时高10cm），设此温度时产物为气态，汞蒸气压忽略不计，体系容积为定值。求NO2转化为N2O4的转化率。【参考答案】先可做出判断，A、B两管为封闭容器。结合pVnRT解题。NO2转化率为16十七有由等物质的量的三种气态脂肪烷烃组成的混合物，在latm，25下的体积共为2L，完全燃烧时需11L O2。若将该气体混合物在latm下冷却至5，则气体的体积要减少到原来的0.933倍。1试根据计算来判断此混合气体由25冷却至5时是否有某种或某些组分被液化？2试通过计算并结合讨论来确定这三种烃的结构简式。【参考答案】本题是以化学知识为主干，运用数（解不定方程）、理（等压方程）、化知识协同解
27、答的综合试题。1降温后无任何组分被液化。2乙烷、正丁烷、异丁烷十八在一个容积固定的绝热透明反应器中，有一可左右滑动的密封导热隔板，当提起一下销钉，两侧分别进行如图所示的可逆反应。各物质的起始加入量物 质H2Br2(g)HBrXYZR物质的量（mol）2.02.05.0设x8.00.501.5当x在一定范围内变化时，均可以通过隔板调节反应器左右两侧的温度，使两侧反应都达到平衡。在整个反应过程中隔板始终左滑，一段时间后，隔板恰好处于反应器在端1/3处不动达平衡后保持温度不变。试问答：1若X6.5，则右侧反应在起始时向 方向（填“正反应”或“逆反应”）进行；欲使起始反应维持向该方向进行，则X的取值范
28、围为 。化学方程式中R物质的化学计量数n为（填编号，下同） A 3 B 4 C 5 D 62 若x分别为6.5和7.0，则在这两种情况下，当反应达平衡时，HBr(g)的物质的量变化是 A 增大 B 减小 C 不变 D 不能确定并简述所选择答案的理由 3当X变动时，Y物质的最大转化率应小于 4当X变动时，起始时X与Y物质的物质的量之比的取值范围是 5按图示的观察方向，能否观察出两种状态时，左侧容器内颜色深浅的变化？（填“能”或“不能”）；并说明理由 6若已知Q10，如果观察到左侧容器内红棕色逐渐变深，则Q2 （说明：如5小题中不能观察出左侧容器内颜色深浅的变化，则此小题不用回答）。A Q20 B
29、 Q20 C Q2Q1 D 不能确定并指出左侧反应进行方向与Q2的关系 7若已知Q20，右侧反应的正反应为放热过程。x分别为7.0和7.5时，在这两种情况下，反应分别达到平衡状态（）时，请比较H2体积分数（分别记作(H2)、(H2)的相对大小 A (H2)(H2) B (H2)(H2) C (H2)(H2) D 不能确定并简述所选理由 8下列关于对容器两侧混和气体压强在平衡前后变化情况的有关等式可能成立的是 A 左侧：pp B右侧：p0.8p C 状态（）时：p右1.8p左 D 状态（）时：2p左p右9若x6.5时，左右两侧反应体系达平衡后，设法向左侧容器中再充入a mol氢气，当左、右两侧反
30、应体系再次平衡时（隔板平衡点位置不变，下同）a的取值范围是 10若x6.5时，且左右两侧反应体系均达到平衡后，如向右侧反应体系中充入b mol氦气，片刻后，使容器两侧又均达到平衡。则右侧化学平衡将发生怎样的移动？ ；b的最大值应小于 【参考答案】1正反应；6.0x8.0； D2D；因为这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡的；平衡状态不同，所以HBr物质的量也不同。至于增大还是减小，由于Q1、Q2值未知而无法判断31004（0.75，1）5能；左侧由于容器变小，Br2(g)增大（主要的），如化学平衡向逆方向移动，则n Br2(g)增多，颜色必加深；倘若化学反应可能向正方向移动，会使n Br2
31、(g)有所减小（但次要的），故当达到平衡态（）时，左侧容器内红棕色变得比起始时深些；6D；（首先明白：左侧红棕色加深，并不一定表明左侧反应逆向进行）。如Q20，则左侧反应逆向进行；如Q20，则左侧反应正向进行；7A；对于右侧反应体系是始终向正向进行，而正反应既是体积扩大的过程，又是放热反应。但当x取不同值，且达平衡时，右侧气体总物质的量应始终保持18mol不变。因x6.5时，右侧正反应趋势大于当x7.0时，故右侧放出温度，必x6.5时比x7.0时高；而温度升高得越大，致使左侧平衡越向吸热的逆反应方向移动，结果(H2)(H2)8B、C90a0.5010平衡逆向移动；b175本题是以化学平衡为核心
32、，巧妙地将中学“三大平衡”（“热”平衡、“动力”平衡和化学平衡）、阿伏加德罗定律和物质的量等知识有机地“渗透、交叉”在一起，编制出这道开放式“综合”性考查化学基本理论的试题。本题物理味浓、化学性强。借试题“十问十七空”（其中有5空选择、4空简答，其余为填充及其它活泼形式），既考查了考生的相关化学知识，又考查了考生将数学、语文等工具学科和物理学知识运用于化学中的实际能力。结合对题设图形的观察，考查考生“能将实际问题或题设的情景分解，找出应答关键，能够运用自己存储的知识将它们分解、迁移、转移（联想、类比、模仿、改造）、重组，使问题得到解决，并能用文字（或语言、图表、表达式）表达自己答案的应用能力”，以及“将化学问题加以数学抽象”的较高层次的思维能力。另一方面，由于本题容量大，意在考查考生的心理素质。使考生始终相信并发挥自己的实力，而不让困难形成阻碍自己完成全题的壁垒。这是对考生心理素质的一种有效的检验。攀登科学高峰，是没有平坦的大道可走！心理素质是人的素质重要组成部分，没有良好的心理素质，就不能完成学习任务，以及未来从事的科学研究工作。- 10 - 版权所有高考资源网
