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高中化学奥林匹克竞赛专题练习:专题一 气体.doc(修改)


专题一 气 体 姓名 得分

1、在 678 K,2.96 g 氯化汞在体积为 1.00 L 的真空容器中蒸发,其压强为 6.09×104 Pa,计算氯化汞 的摩尔质量。 2、现有 A、B 两容器,A 容器中装有体积为 6.0 L 压强为 9.09×105 Pa 的氮气,B 容器中装有体积为 12.0 L,压强为 3.03×105 Pa 的氧气,A、B 两容器

间由活塞连接,当打开活塞两气体均匀混合后,在温度 不变 时计算氮气、氧气的分压。 3、人在呼吸时,吸入的空气与呼出的气体组成不同。一健康人在 310 K,1.01×105 Pa 时,吸入的空 气体积分数约为: N2 79 %;O2 21.0 %。 而呼出的气体体积分数:约为: N2 75.1 %;O2 15.2 %;CO2 3.80 %;H2O ( g ) 5.9 %。 (1)试计算呼出气体的平均摩尔质量及 CO2 的分压; (2)用计算结果说明呼出的空气比吸入的空气的密度是大还是小。 4、相对湿度的定义为:在某一温度时,空气中水蒸气的分压与同温度应有的饱和水蒸气压之比。试 计算: (1)303 K,相对湿度为 100 % 时 1 L 空气中含水汽之质量; (2)323 K,相对湿度为 80 % 时 1 L 空气中含水汽之质量。 (已知:水的饱和蒸气压:303 K - 4239.6 Pa,323K - 12332.3 Pa) 5、在 300 K、1.013×105 Pa 时,加热一敞口细颈瓶到 500 K,然后封闭其细颈口,并冷至原来的温度, 求此时瓶内的压强。 6、在 1.32 L 容器中充入 1 mol CO2 气体,加热至 321 K,分别用理想气态方程式和范德华方程计算气 体的压强。 (CO2 的范德华常数:a = 3.64×10-1 m6·Pa·mol-2,b = 4.27×10-5 m3·mol-1)[来源:Zxxk.Com] 7、在 273K 和 1.01×105 Pa 下,将 1.0 dm3 洁净干燥的空气缓慢通过 CH3OCH3 液体,在此过程中,液 体损失 0.0335 g,求此液体 273 K 时的饱和蒸气压。 8、在 273K 时,O2 在不同压强下的 p V 值如下表: p/105Pa p V /105Pa·dm3·mol-1
~ ~

1.0000 22.3929[来

0.7500 22.3979

0.5000 2.4034

0.2500 22.4088
1

源:Zxxk.Com]

用作图外推法(将 p V 对 p 作图)求在标准状况时 O2 的摩尔体积。 9、某实验测出人类呼吸中各种气体的分压/Pa 如下表所示: 呼出气体[来源:学科 气体 吸入气体 网] 79274 21328 40 667 (1)请将各种气体的分子式填入上表 。 (2)指出表中第一种和第二种呼出气体的分压小于吸入气体分压的主要原因。 10、无水氯化铝可用干燥的氯化氢气体与铝加热制得,今以 2.7g 铝与标态下 7.84L HCl 作用。然后在 1.013×105 Pa、546K 下(此时氯化铝也为气体)测得气体总体积为 11.2L。试通过计算写出气态氯化铝的 分子式。 11、温度为 0℃时,三甲胺的密度是压力的函数,有人测得了如下数据: p/atm d/g· L-1 0.2 0.533 6 0.4 1.079 0.6 1.636 3 0.8 2.205 4 75848 15463 3732 6265

~

试根据以上数据,计算三甲胺的分子量。 12、 两个体积相等的玻璃球, 中间用细管连通 (其体积不计) , 开始时两球温度均为 300K, 共含 0.7mol H2,其压强为 0.5×P0(P0 为标准压力,其值为 101.325KPa,1Kp=103Pa) 。若将(甲)球放入 400K 油浴 中,而(乙)球仍为 300K。求两球内的压强和 H2 的物质的量。 13、在科学院出版物《化学指南》里有下列一些物质饱和蒸气压的数据: 物质 苯 C6H6 甲醇 CH3OH 醋酸 CH3COOH① 醋 酸 CH3COOH② 温度℃ 80.1 49.9 29.9 118.1 蒸气压 mmHg 柱 760 400 20 760 密度 g /L 2.710 0.673 0.126 3.110

①.根据所列数字计算蒸气的摩尔质量(假设蒸气中的分子类似理想气体分子) ②.如何解释相对质量的理论值与所得计算值之间的偏差?对此给出定性的并尽可能定量的解释。 14、某温、某压下取三份等体积无色气体 A,于 25、80 及 90℃测得其摩尔质量分别为 58.0、20.6、 20.0g/mol。于 25、80、90℃下各取 11dm3(气体压力相同)上述无色气体分别溶于 10dm3 水中,形成的溶
2

液均显酸性。 (1)无色气体为 ;

(2)各温度下摩尔质量不同的可能原因是: (3)若三份溶液的体积相同(设:溶解后溶液温度也相同) ,其摩尔浓度的比值是多少? 15、测定相对分子质量的一个实验步骤为(其装置如右图所示) :取一干燥的 250mL 圆底烧瓶、封口 用铝箔和棉线一起称量(称准到 0.1g) ,得 m1。往烧瓶内加入大约 2mL 四氯化碳(沸 点为 76.7℃) ,用铝箔和棉线封口并在铝箔上穿一小孔。把烧瓶迅速浸入盛于大烧杯 内的沸水中,继续保持(水的)沸腾。待四氯化碳全部汽化后,从水中取出烧瓶冷却。 擦干烧瓶外的水后称量(准确到 0.1g) ,得 m2。倒出瓶内的液态四氯化碳,充满水, 量体积(室温时水的密度大约 1g/cm3) 。按理想气体公式 pV=mRT/M 求四氯化碳的相 对分子质量 (M) 。 式中 p 为压强 (Pa) , V 为体积 (L) , m 为四氯化碳的质量 (g) , R 为气体常数 8.314J/K· mol, T 为绝对温度。 请考虑并回答以下几个问题: (1)把烧杯放入沸水中,为什么要保持沸腾? (2)如果在铝箔上开的孔较大,又在瓶内液态四氯化碳挥发完后过了一段时间才从热水中取出烧瓶, 其他操作均正常。按以上不正确操作所得的实验数据求四氯化碳的相对分子质量将偏大还是偏小? (3)用水充满烧瓶再量其体积,实验前忘了 倒出原先在瓶内的液态四氯化碳,是否会对实验结果造 成影响? (4)把烧瓶放入沸水,要尽可能没入。事实上用这个装置求相对分子质量时很难做到将烧瓶完全没 入水中,而总有部分露在水面上(见图) ,这是否会对实验结果 造成影响?

3

专题一 参考答案: 1、pV= nRT n =
m M

所以 pV=

m M

RT

M=

mRT pV

代入计算得 M = 274(g·mol-1) 2、p O 2 = 9.09×105 Pa× p N 2 = 3.03×105 Pa×
6 = 3.03×105 Pa 6 ? 12

6 = 2.02×105 Pa 6 ? 12

3、 (1) Mr (呼)=28.0g·mol-1×75.1 % +32.0g·mol-1×15.2 %×44.0g·mol-1×3.8 % + 18.0 g·mol-1 ×5.9 % = 28.6g·mol-1 p CO2 = 1.01 Pa×105×3.8 % =3.84×103 Pa (2) Mr (吸)= 28.0 g·mol-1×79 % +32.0 g·mol-1×21.0 % =28.8g·mol-) 因为 Mr (呼)< Mr (吸)所以呼出的空气比吸入的空气的密度小。 4、 (1)303 K 空气中水汽的分压为: p H 2O = 4239.6 Pa 代入 m = (2)同理 m = 0.07 g 5、6.08×104 Pa 6、1.88×106 Pa 7、1.63×103 Pa 8、将 P V 对 p 作图得直线,直线外延到 p→0,时,求得 p V 为 22.41Pa·dm3mol-1 理想 气体的 p V 不随压强变化,由图知,在标准状况下 O2 的摩尔体积为 22.414(dm3mol-1) p V /105Pa·dm3·mol-1
22.42
~
~ ~ ~

pH 2O 4239.6

×100% = 100%

pVM RT

得 m = 0.03 g

22.41

22.40

22.39

0

0.25

0.5
~

0.75

1.00

O2 在 0℃在 p V -p 图

4

9、N2 O2 CO2 H2O 呼出气中的 N2 的分压小于吸入气中的 分压的主要原因是呼出气中的 CO2 和水蒸气有较大分压,总压 不变,因而 N2 的摩尔分数下降;呼出气中的 O2 的分压小于吸入气中的分压的主要原因是吸入的 O2 被人 体消耗了。 10、(AlCl3)2 11、59.14 12、0.572 P0 甲球 0.3 mol 乙球 0.4 mol 13、①M(C6H6)=78.5g/mol M(CH3OH)=33g/mol M①(HAc)=118.9g/mol M②(HAc)=99.8 g/mol ②误差是由蒸气分子的性质偏离理想气体分子的性质引起的。此外在甲醇分子中有少量的分子缔合, 而在醋酸分子中有二聚分子(CH3COOH)2。 14、 (1)HF (2)HF 以氢键结合之故。 (3)在稀溶液中其摩尔浓度之比(25、80、90℃)为:2.90︰1.03︰1.00 15、 (1)沸水温度高于 CCl4 的沸点(76.5℃) ,使 CCl4 迅速汽化并充满烧瓶,CCl4 蒸气是 100℃、常 压下的体积。 (2)将有部分 CC l4 蒸气逸出,使瓶内含少量空气,冷凝得到的 C Cl4 质量较小,pV/RT= m/M,等 号左边为定值,等号右边 质量小了,CCl4 的摩尔质量偏小。 (3)烧瓶体积是 250 mL,CCl4 密度大约 1.5 g/mL,冷凝的液态 CCl4 的体积大约为 1 mL,若未倒 掉 CCl4,则烧瓶(瓶内质量换算成) 容积将增大 1 mL。引入误差 0.4%, 低于约 2 mL CCl4 的质量约 3g (标 准到 0.1g) ,相对误差 3%,影响不大。 (4)未全部没入,表明瓶内部分空间低于 100℃(在相同压强下) ,这部分空间的 CCl4 蒸气的温度比 100℃下降许多。若露在水面上空间小,不会影响到实验结果。

5


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