化学必修 第一册第二单元 物质的化学计量第2课时测试题

第2课时　气体摩尔体积

基础巩固

1.同温同压下,两种气体的体积如果不同,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

答案:C

解析:同温同压下,气体分子间的距离相同,气体体积主要由分子数目(或物质的量)决定。分子数目(或物质的量)相同则体积相同,分子数目(或物质的量)不同则体积不同,分子数目(或物质的量)之比等于体积之比。

2.下列说法正确的是(　　)。

A.1 mol O2与1 mol H2的体积相同

B.1 mol O2与2 mol CH4的质量相等

C.1 mol H2的体积是22.4 L

D.相同体积的H2和O2所含有的分子数相同

答案:B

解析:对气体,要比较体积的大小,除知道分子数多少外,还必须强调气体所处的状态,A选项两者分子数肯定相等,但只有在相同条件下体积才一定相等。C、D选项中也与气体所处的状态(温度、压强)有关。

3.在标准状况下,0.4 mol HCl气体的体积是(　　)。

A.22.4 L 

B.8.96 L

C.4.48 L 

D.11.2 L

答案:B

解析:V=0.4mol×22.4L·mol-1=8.96L。

4.设NA表示阿伏加德罗常数的值。下列物质中,所含分子数最多的是(　　)。

A.10 g H2

B.2 mol Cl2

C.含1.5NA个分子的CO2

D.22.4 L O2(标准状况)

答案:A

解析:A项,10g氢气的物质的量==5mol;B项,2molCl2;C项,含1.5NA个分子的CO2的物质的量为1.5mol;D项,标准状况下,22.4L氧气的物质的量==1mol。10g氢气的物质的量最大,含有的分子数目最多。

5.设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述正确的是(　　)。

A.含有NA个氦原子的氦气在标准状况下的体积约为11.2 L

B.25 ℃、1.01×105 Pa下,32 g O2和O3的混合气体所含原子数为2.5NA

C.标准状况下,11.2 L H2O含有的原子数为1.5NA

D.常温常压下,44 g CO2含有的原子数为3NA

答案:D

解析:A项,氦为单原子分子,含有NA个氦原子的氦气在标准状况下的体积为22.4L;B项,所含的氧原子数为2NA;C项,在标准状况下,水不是气体。

6.下列各组物质中,分子数相同的是(　　)。

A.5 L Cl2与5 L HCl

B.18 g H2O与标准状况下44.8 L CO2

C.在25 ℃和1.01×105 Pa时,等体积的N2与H2

D.0.2 mol O2与标准状况下2.24 L水

答案:C

解析:A项,缺少温度和压强的条件,虽然体积相同,但是分子数不一定相同,错误;B项,18gH2O的物质的量为1mol,标准状况下44.8LCO2的物质的量是2mol,两者分子数不相等;C项,同温、同压下,等体积的气体含有相同的分子数;D项,标准状况下2.24L水的物质的量大于0.2mol,错误。

7.标准状况下,5.6 L某气体的质量为8 g,则该气体的相对分子质量是(　　)。

A.64 B.48

C.32 D.16

答案:C

解析:5.6L气体的物质的量为=0.25mol,

该气体的摩尔质量M==32g·mol-1,Mr=32。

8.同温同压下,等质量的N2O4和NO2两种气体相比较,下列叙述正确的是(　　)。

A.体积比为2∶1

B.分子个数之比为1∶1

C.原子个数之比为1∶1

D.氮原子个数之比为2∶1

答案:C

解析:同温同压下,气体的Vm相同,且M(N2O4)=2M(NO2),n(N2O4)∶n(NO2)==1∶2,气体的Vm相同,由n=可知,体积之比为1∶2,A项错误;物质的量之比为1∶2,则分子数之比为1∶2,B项错误;分子数之比为1∶2,则原子数之比为(1×6)∶(2×3)=1∶1,C项正确;分子数之比为1∶2,则氮原子个数之比为1∶1,D项错误。

9.(1)标准状况下,0.5 mol H2占有的体积约为　　　　 L。 

(2)标准状况下,44.8 L H2的质量约为　　　 g。 

(3)标准状况下,3.01×1023个氧分子所占的体积约为　　　　 L。 

(4)标准状况下,33.6 L O2所含的氧分子数约为　　　　　个。 

(5)标准状况下,16 g O2和42 g N2的混合气体的体积约为　　　　 L。 

答案:(1)11.2　(2)4　(3)11.2　(4)9.03×1023    (5)44.8

解析:(1)V=0.5mol×22.4L·mol-1=11.2L。

(2)44.8LH2的物质的量为=2mol,m(H2)=2mol×2g·mol-1=4g。

(3)n(O2)==0.5mol,V(O2)=0.5mol×22.4L·mol-1=11.2L。

(4)n(O2)==1.5mol,N=1.5×6.02×1023=9.03×1023。

(5)n(O2)==0.5mol,n(N2)==1.5mol,故混合气体的体积为(0.5+1.5)mol×22.4L·mol-1=44.8L。

10.同温同压下,相同体积的氨气与硫化氢(H2S)气体的质量之比为　　　　;同质量的氨气与硫化氢气体体积之比为　　　　,其中含有的氢原子数目之比为　　　　;若两者氢原子数相等,则它们的体积之比为　　　　。 

答案:1∶2　2∶1　3∶1　2∶3

解析:同温同压下,同体积的氨气与硫化氢(H2S)气体的物质的量相等,故质量之比为17∶34=1∶2;同质量的氨气与硫化氢气体物质的量之比为=2∶1,其中含有的氢原子数目之比为(2×3)∶(1×2)=3∶1;两者氢原子数相等时,物质的量之比为=2∶3,故同温同压下体积之比为2∶3。

能力提升

1.设NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)。

A.在常温常压下,11.2 L N2含有的分子数为NA

B.标准状况下,18 g H2O所占的体积约是22.4 L

C.32 g O2在标准状况下所占的体积约为22.4 L

D.在同温同压下,相同体积的任何气体单质所含的原子数相同

答案:C

解析:A项不是标准状况;B项标准状况下H2O不是气体;D项同温同压下,相同体积的任何气体所含分子数相同,但原子数不一定相同。

2.在标准状况下有①6.72 L CH4　②3.01×1023个HCl分子　③13.6 g H2S　④0.2 mol NH3,下列对这四种气体的关系从大到小表达正确的是(　　)。

a.体积:②>③>①>④

b.密度:②>③>④>①

c.质量:②>③>①>④

d.氢原子个数:①>③>④>②

A.abc B.bcd

C.ad D.abcd

答案:D

解析:a.①标准状况下,6.72LCH4的物质的量为0.3mol,②3.01×1023个HCl分子的物质的量为=0.5mol,③n(H2S)==0.4mol,④n(NH3)=0.2mol,则在标准状况下,体积由大到小的顺序是②③①④,正确;b.根据阿伏加德罗定律及其推论,标准状况下气体的密度之比等于摩尔质量之比,四种分子的相对分子质量分别是16、36.5、34、17,则密度由大到小的顺序是②③④①,正确;c.①m(CH4)=0.3mol×16g·mol-1=4.8g,②m(HCl)=0.5mol×36.5g·mol-1=18.25g,③13.6g,④m(NH3)=0.2mol×17g·mol-1=3.4g,质量由大到小的顺序是②③①④,正确;d.①n(H)=0.3mol×4=1.2mol,②n(H)=0.5mol×1=0.5mol,③n(H)=0.4mol×2=0.8mol,④n(H)=0.2mol×3=0.6mol,则氢原子个数由大到小的顺序是①③④②,正确。

3.(双选)一个密闭容器,中间有一可自由移动的隔板(厚度不计)将容器分成两部分,当左边充入12 mol CO,右边充入O2和H2的混合气体共60 g时,隔板处于如图位置(保持温度不变),下列说法错误的是(　　)。

A.右边O2和H2分子数之比为3∶2

B.左侧CO的体积为268.8 L

C.向右边再充入18 g H2可使隔板处于中间

D.右侧混合气体对氢气的相对密度是20

答案:BD

解析:根据图示知,两边的体积比为4∶1,则右边的混合气体的物质的量为×12mol=3mol,则有解得右边O2和H2的分子数之比为1.8mol∶1.2mol=3∶2,A正确;左侧CO的体积在标准状况下为268.8L,B错误;向右边再充入18gH2,则右边气体的总物质的量为3mol+=12mol,左右两边物质的量相同,所以可使隔板处于中间,C正确;右侧混合气体的平均摩尔质量为=20g·mol-1,对氢气的相对密度是=10,D错误。

4.(双选)三个密闭容器中分别充入N2、H2、O2三种气体,以下各种情况下排序正确的是(　　)。

A.当它们的温度和压强均相同时,三种气体的密度:ρ(H2)>ρ(N2)>ρ(O2)

B.当它们的温度和密度都相同时,三种气体的压强:p(H2)>p(N2)>p(O2)

C.当它们的质量和温度、压强均相同时,三种气体的体积:V(O2)<V(N2)<V(H2)

D.当它们的压强和体积、温度均相同时,三种气体的质量:m(H2)>m(N2)>m(O2)

答案:BC

解析:氢气的摩尔质量是2g·mol-1,氮气的摩尔质量是28g·mol-1,氧气的摩尔质量是32g·mol-1,当温度和压强相同时,气体摩尔体积相同,根据ρ=知,气体密度与摩尔质量成正比,根据摩尔质量知,三种气体的密度大小顺序是ρ(H2)<ρ(N2)<ρ(O2),A错误;根据pV=nRT=RT和pM=RT=ρRT,当温度和密度相同时,气体压强与摩尔质量成反比,所以三种气体的压强大小顺序是p(H2)>p(N2)>p(O2),B正确;根据pV=nRT=RT得V=,当它们的质量、温度和压强均相同时,气体体积与摩尔质量成反比,所以这三种气体体积大小顺序是V(O2)<V(N2)<V(H2),C正确;根据pV=nRT=RT得m=,当它们的压强、体积和温度均相同时,气体质量与摩尔质量成正比,所以三种气体的质量大小顺序是m(H2)<m(N2)<m(O2),D错误。

5.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:①组装好实验装置,检查装置的气密性;②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;③加热,开始反应,直到产生一定量的气体;④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;⑤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:

①调整量筒内外液面高度相同;②使试管和量筒内的气体都冷却至室温;③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)　　　　　　　 g·mol-1。 

答案:(1)将导管的出口浸入水槽的水中,用手紧握住试管,若有气泡从导管口逸出,放开手后,有少量水进入导管形成一段水柱,表明装置不漏气

(2)②①③

(3)慢慢将量筒往下移

(4)

解析: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,试管内固体质量减小了(a-b)g,即生成的O2的质量为(a-b)g,又知实验中得到的O2在标准状况下的体积为cL,所以M(O2)=g·mol-1。

6.已知实验室在加热条件下制取Cl2的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。现将8.7 g MnO2投入200 g质量分数为36.5%(过量)的浓盐酸中加热,充分反应后,求:

(1)标准状况下生成Cl2的体积。

(2)反应的HCl的分子数。

(3)向反应后的溶液中加入足量的AgNO3溶液,可生成白色沉淀的质量。

答案:(1)2.24 L　(2)2.408×1023　(3)258.3 g

解析:n(MnO2)==0.1mol

n(HCl)==2mol

MnO2　+　4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O

1mol 4mol 22.4L

0.1mol n(HCl) V(Cl2)

1mol∶0.1mol=4mol∶n(HCl),

所以n(HCl)=0.4mol

1mol∶0.1mol=22.4L∶V(Cl2),

所以V(Cl2)=2.24L

N(HCl)=0.4mol×6.02×1023mol-1=2.408×1023

氯元素除了变成氯气外,其余的全部是以Cl-形式存在于溶液中,加入足量的AgNO3溶液后全部转化成AgCl沉淀,而且有n(AgCl)=n(Cl-)=n(HCl)-2n(Cl2)=2mol-0.1mol×2=1.8mol,m(AgCl)=1.8mol×143.5g·mol-1=258.3g。