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[配套K12]2019版高考化学总复习 第1章 化学计量在实验中的应用 第1节 物质的量 气体摩尔体积模拟预测通关

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第 1 节 物质的量 气体摩尔体积

一、选择题

1.2017 年春,雾霾天气对环境造成了严重影响,部分城市开展对 PM2.5 和臭氧的监测。

下列有关说法正确的是( )

A.臭氧的摩尔质量是 48 g

B.同温同压条件下,等质量的氧气和臭氧的体积比为 2∶3

C.16 g 臭氧中含有 6.02×1023 个原子

D.1.00 mol 臭氧中含有电子总数为 18×6.02×1023

解析:选 C。臭氧的摩尔质量是 48 g·mol-1,A 项错误;同温同压条件下,等质量的氧

气和臭氧的体积比为 3∶2,B 项错误;1.00 mol 臭氧中含有电子总数为 24×6.02×1023,D

项错误。

2.“物质的量”是国际单位制中的一个基本物理量,下列有关说法正确的是( )

A.质量相等的 CO 和 CO2,物质的量之比为 2∶3 B.2 mol 氧气的摩尔质量为 62 g·mol-1

C.1 mol 任何物质都含有 6.02×1023 个分子

D.2 g H2 含有 1 mol 氢分子

解析:选 D。设质量均为 m,则 n(CO)∶n(CO2)=28

m g·mol-1∶44

m g·mol-1=11∶7,A

错误;摩尔质量的单位是 g·mol-1,数值上等于物质的相对分子(原子)质量,B 错误;1 mol

任何物质都约含有 6.02×1023 个微粒,不一定是分子,也有可能是离子或原子,C 错误;2 g

H2 的物质的量是 1 mol,含有 1 mol 氢分子,D 正确。 3.设 NA 为阿伏加德罗常数的值,下列有关叙述正确的是( ) A.硝酸与铜反应得到 NO2、N2O4 共 23 g,则铜失去的电子数为 0.5NA B.3 g 甲酸与乙醛的混合物中含有共价键数为 0.4NA C.将标准状况下 2.24 L SO2 通入水中完全溶解,溶液中 H2SO3 分子数为 0.1NA D.标准状况下 8.96 L 的平均相对分子质量为 3.5 的 H2 与 D2 含有中子数为 0.3NA 解析:选 A。生成 23 g NO2 和 N2O4,转移 0.5 mol 电子,即铜失去的电子数为 0.5NA,

故 A 正确;3 g 甲酸含共价键数263NA,3 g 乙醛含共价键数为292NA,故 B 错误;H2SO3 是弱酸,

部分电离,所以 H2SO3 分子数小于 0.1NA,故 C 错误;H2 不含中子,1 个 D2 含 2 个中子,8.96 L 平均相对分子质量为 3.5 的 H2 和 D2 中含有 D2 为 0.3NA,即中子数为 0.6NA,故 D 错误。
4.(2018·苏州质检)设 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,0.1 mol Cl2 溶于水,生成 HCl 的数目为 0.1NA

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B.7 g 分子式为 CnH2n 的链烃中含有的 C—H 键的数目为 NA C.标准状况下,11.2 L CH3CH2OH 中含有的原子数目为 4.5NA D.常温常压下,2.24 L CO 和 CO2 混合气体中含有的碳原子数目为 0.1NA 解析:选 B。氯气与水的反应是可逆反应,0.1 mol Cl2 溶于水生成 HCl 的数目小于 0.1NA, A 错误;7 g 分子式为 CnH2n 的链烃中含有的 C—H 键的数目为174n×2n×NA=NA,B 正确;标准

状况下 CH3CH2OH 为液体,不能用标准状况下气体摩尔体积计算,C 错误;常温常压下,2.24

L 气体物质的量小于 0.1 mol,D 错误。

5.下列四种气体:①含 3.01×1023 个 O 的 CO2;②标准状况下 6.72 L 的 HCl;③3.4 g

的 NH3;④0.5 mol He。所含的原子总数由少到多的正确顺序是( )

A.①<③<④<②

B.③<①<②<④

C.④<①<②<③

D.④<②<①<③

解析:选 D。①含 0.75 mol 原子;②为 0.3 mol HCl,含 0.6 mol 原子;③为 0.2 mol

NH3,含 0.8 mol 原子;④含 0.5 mol 原子。 6.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)

B.22.4×6.02×1023(m+n)

C.22.4(m+n)/(6.02×1023)

D.m+n

解析:选 A。由阿伏加德罗常数的定义可知,它指的是 1 mol 微粒中所含有的微粒数的

多少,由标准状况下 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)。

7.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

B.2m/n

C.m/22.4n

D.22.4m/n

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-1。

M+2HCl===MCl2+H2↑

1 mol

2.24 L

mg x g·mol-1

nL

1 mol mg

=22n.4L L,解之得 x=22n.4m。

x g·mol-1

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8.肼(N2H4)是火箭常用的高能燃料,常温下为液体,其球棍模型如图所示。肼能与双氧 水发生反应:N2H4+2H2O2===N2↑+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 5NA

B.标准状况下,22.4 L N2H4 中所含原子总数为 6NA

C.标准状况下,3.2 g N2H4 中含有共价键的总数为 0.6NA

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 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;标准状况下肼为液体,22.4 L N2H4 的物质的量远大于 1 mol, 故所含原子数远大于 6NA,B 项错误;1 个肼分子含有 5 个共价键,3.2 g N2H4 的物质的量为

0.1 mol,则所含共价键的数目为 0.5NA,C 项错误;反应 N2H4+2H2O2===N2↑+4H2O 中,生成

4 mol H2O 时转移 4 mol 电子,故生成 3.6 g(即 0.2 mol)H2O 时,转移电子的数目为 0.2NA,

D 项正确。

9.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 ℃、1.25×105 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

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 ρ A 和 ρ B,分子数为 NA 和 NB,相同状况,同体积 mn
时其质量为 wA 和 wB。对各选项进行分析,A 项,MA=MB,则 MA∶MB=m∶n,正确;B 项,两气

体的体积相等,则 ρ A∶ρ 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,相同状况下,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。

10.常温常压下,往某密闭容器中充入两种气体,容器内气体的最终密度为 2.2 g·L-

1(折算到标准状况),则充入的气体一定不可能为( )

A.NH3 和 HCl

B.NO 和 O2

C.HI 和 Cl2

D.SO2 和 HCl

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解析:选 A。由题意得混合气体的平均摩尔质量=2.2 g·L-1×22.4 L·mol-1=49.28 g·mol-1。A 项,NH3 和 HCl 的摩尔质量分别是 17 g·mol-1 和 36.5 g·mol-1,不可能是 49.28 g·mol-1;B 项,若生成 NO2 和 N2O4 的混合物时,符合题意;C 项,Cl2 过量时气体为 Cl2 和 HCl,符合题意;D 项,可能为 49.28 g·mol-1,符合题意。
二、非选择题 11.某液体化合物 X2Y4,常用做火箭燃料。16 g X2Y4 在一定量的 O2 中恰好完全燃烧, 反应方程式为 X2Y4(l)+O2(g)===X2(g)+2Y2O(l)。冷却后标准状况下测得生成物的体积为 11.2 L,其密度为 1.25 g/L,则: (1)反应前 O2 的体积 V(O2)为________; (2)X2 的摩尔质量为________;Y 元素的名称是________。 (3)若反应生成 0.1 mol X2,则转移电子的物质的量为________mol。 解析:(1)根据化学方程式,参加反应的 O2 与生成的 X2 的物质的量相等。根据阿伏加德 罗定律,则参加反应的 O2 也为 11.2 L。 (2)生成的 X2 的质量为 11.2 L×1.25 g/L=14 g,故 X2 的摩尔质量为 14 g÷0.5 mol=
16 g 28 g/mol,参加反应的 X2Y4 与 O2 的物质的量相等,均为 0.5 mol,则 X2Y4 的摩尔质量为0.5 mol =32 g/mol,故 Y 为氢元素。
(3)由化学方程式可知每生成 1 mol X2 转移 4 mol e-,则生成 0.1 mol X2 转移电子 0.4 mol。
答案:(1)11.2 L (2)28 g/mol 氢 (3)0.4 12.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 Ca2+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-1=0.06 mol。 (2)①n 总(Ca2+)=n(CaCO3)=7.0 g÷100 g·mol-1=0.07 mol, m 原(CaO)=(0.07 mol-0.06 mol)×56 g·mol-1=0.56 g; ②x=(5.42 g-0.56 g-0.06 mol×72 g·mol-1) ÷18 g·mol-1÷0.06 mol=12。
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答案:(1)0.06 mol (2)①0.56 g ②12

13.合成氨工业生产中所用的 α ?Fe 催化剂的主要成分为 FeO、Fe2O3。 (1)某 FeO、Fe2O3 混合物中,铁、氧的物质的量之比 4∶5,其中 Fe2+与 Fe3+物质的量之 比为________。

(2)当催化剂中 Fe2+与 Fe3+的物质的量之比为 1∶2 时,其催化剂活性最高,此时混合

物中铁的质量分数为________(保留 2 位小数)。

(3)写出由 C(炭粉)与 Fe2O3 在高温下反应制备 α ?Fe 催化剂的化学方程式(另一种产物 可溶于水):______________________________________________。

(4)为制得这种活性最高的催化剂,理论上应向 480 g Fe2O3 粉末加入炭粉的质量为 ________,生成实验条件下 CO2 的体积为________(假设此实验条件下,气体摩尔体积为 24 L·mol-1)。

解析:(1)设 FeO、Fe2O3 分别为 x mol、y mol,根据铁、氧的物质的量之比得(x+2y)∶(x +3y)=4∶5,x∶y=2∶1,Fe2+与 Fe3+物质的量之比 x∶2y=1∶1。(2)根据催化剂中 Fe2+

与 Fe3+的物质的量之比为 1∶2,可推知,FeO、Fe2O3 的物质的量之比为 1∶1,混合物中铁 3×56
的质量分数为72+160≈0.72。(3)由题给信息知,C(炭粉)会将一部分 Fe2O3 还原成 FeO,同

时 C(炭粉)被氧化成 CO2。(4)由于催化剂中 Fe2+与 Fe3+的物质的量之比为 1∶2 时,其催化 剂活性最高,此时反应后的混合物中,FeO、Fe2O3 的物质的量之比为 1∶1,原料 480 g Fe2O3
1 为 3 mol,Fe2O3~2FeO,原料中必须有3的 Fe2O3 参加反应,即 1 mol Fe2O3 参加反应,理论

上要有 0.5 mol C 反应,即 6 g C。生成 CO2 为 0.5 mol,在该条件下体积为 12 L。 答案:(1)1∶1 (2)0.72

(3)2Fe2O3+C=高==温==4FeO+CO2↑ (4)6 g 12 L 14.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

高压放电管来制取臭氧:3O2=放==电==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,

3O2=放==电==2O3

Δn

3 mol 2 mol 1 mol

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0.3 mol

0.1 mol

根据:M=mn总总=0.392

g mol=35.6

g/mol。

(2)3O2=放==电==2O3 3 体积 2 体积

ΔV 1 体积

V(L) 8 L-6.5 L=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 O2 的物质的量为 x,O3 的物质的量为 y,

????? 则有

x2+ x+y= 3y2=201..6418.9gL66//mmLgooll= =00..014mmooll,解得?????xy= =00..0022

mol ,所以混合气体中臭氧的体积
mol

分数为 50%。

答案:(1)35.6 (2)3 (3)50%

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