第一节　物质的量　气体摩尔体积 课后跟踪训练

第一节　物质的量　气体摩尔体积

课后跟踪训练

[基础巩固练]

1．(2019·西安调研)下列叙述中错误的是(　　)

A．阿伏加德罗常数的符号为NA，其近似值为6.02×1023 mol－1

B．等物质的量的O2和O3，所含氧原子数相同

C．在0.5 mol Na2SO4中，含有的Na＋数约是6.02×1023

D．摩尔是物质的量的单位

[解析]　等物质的量的O2和O3，所含氧原子的物质的量之比为2∶3，个数比也为2∶3，故B错误。

[答案]　B

2．(2020·荆州质检)NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是(　　)

A．0.1 mol Fe在0.1 mol氯气中充分燃烧时转移的电子数为0.3NA

B．0.1 mol乙烷和丙烯的混合物所含氢原子数目为0.6NA

C．64 g的SO2与足量的O2充分反应后可得到NA个SO3分子

D．标准状况下，2.24 L四氯化碳含有的分子数目为0.1NA

[解析]　0.1 mol Fe在0.1 mol氯气中充分燃烧，Fe剩余，则转移电子数为0.2NA，A项错误；乙烷和丙烯的分子式分别为C2H6、C3H6，故0.1 mol该混合物含有0.6NA个H原子，B项正确；SO2与O2的反应为可逆反应，SO2不可能完全反应生成SO3，故得到SO3分子数小于NA，C项错误；标准状况下，四氯化碳为液体，2.24 L CCl4的物质的量远大于0.1 mol，故所含分子数目远大于0.1NA，D项错误。

[答案]　B

3．(2019·延安模拟)偏二甲肼(C2H8N2)是一种高能燃料，燃烧产生的巨大能量可作为航天运载火箭的推动力。下列叙述正确的是(　　)

A．偏二甲肼的摩尔质量为60 g

B．6.02×1023个偏二甲肼分子的质量约为60 g

C．1 mol偏二甲肼的质量为60 g·mol－1

D．6 g偏二甲肼含有1.2NA个偏二甲肼分子

[解析]　摩尔质量的单位为g·mol－1，A项错误；6.02×1023个偏二甲肼的物质的量为1 mol，质量为60 g，B项正确；1 mol物质的质量在数值上等于摩尔质量，质量的单位为g，C项错误；6 g偏二甲肼的物质的量为＝0.1 mol，分子数为0.1NA，D项错误。

[答案]　B

4．(2020·吉林模拟)一定温度和压强下，30 L某种气态纯净物中含有6.02×1023个分子，这些分子由1.204×1024个原子组成，下列有关说法不正确的是(　　)

A．该温度和压强可能是标准状况

B．标准状况下该纯净物若为气态，其体积约是22.4 L

C．该气体中每个分子含有2个原子

D．若O2在该条件下为气态，则1 mol O2在该条件下的体积也为30 L

[解析]　由分子数和原子数的关系可知该分子为双原子分子，且其物质的量为1 mol，在标准状况下若该物质为气态，则其体积为22.4 L，故该温度和压强不可能是标准状况，在此状况下，Vm＝30 L·mol－1，所以A项错误，B、C、D项正确。。

[答案]　A

5．(2020·开封模拟)由C16O和C18O组成的混合气体与同温、同压下空气(平均相对分子质量为29)的密度相同，则下列关系正确的是(　　)

A．混合气体中C16O和C18O的分子数之比为14∶15

B．混合气体中C16O和C18O的物质的量之比为1∶1

C．混合气体中C16O和C18O的质量之比为15∶14

D．混合气体中C16O和C18O的密度之比为1∶1

[解析]　C16O的相对分子质量为28，C18O的相对分子质量为30，二者组成的混合气体与同温、同压下空气(平均相对分子质量为29)的密度相同，故混合气体的平均相对分子质量为29，根据十字交叉法计算二者的物质的量之比为1∶1，所以分子数之比为1∶1，A错误，B正确；C项，物质的量相同时，质量之比等于摩尔质量之比，混合气体中C16O和C18O的质量之比为28∶30＝14∶15，错误；D项，同温、同压下，密度之比等于相对分子质量之比，混合气体中C16O和C18O的密度之比为28∶30＝14∶15，错误。

[答案]　B

6.(2020·江西玉山一中联考)室温下，抽去如图所示装置中的玻璃片，使两种气体充分反应。下列说法正确的是(设NA表示阿伏加德罗常数的值)(　　)

A．气体反应物的总体积为0.448 L

B．装置中氢元素的总质量为0.04 g

C．生成物中含有0.01 NA个分子

D．生成物完全溶于水后所得溶液含有0.01NA个NH

[解析]　等物质的量的氯化氢和氨气恰好完全反应生成固体氯化铵。因没有说明是否为标准状况，所以反应物体积无法计算，A错误；氯化铵为离子化合物，不存在分子，C错误；氯化铵是强酸弱碱盐，会发生水解，NH个数小于0.01NA，D错误。

[答案]　B

7．(2020·四川雅安联考)标准状况下15 g CO与CO2的混合气体，体积为11.2 L。则：

(1)混合气体的密度是________。

(2)混合气体的平均摩尔质量是________。

(3)CO2和CO的体积之比是________。

(4)CO的体积分数是________。

(5)CO2和CO的质量之比是________。

(6)CO的质量分数是________。

(7)混合气体中所含氧原子的物质的量是________。

(8)混合气体中所含碳原子的物质的量是________。

[解析]　(1)ρ＝＝≈1.339 g·L－1。

(2)解法一：n＝＝0.5 mol，M＝＝＝30 g·mol－1。

解法二：M＝ρ·Vm＝1.339 g·L－1×22.4 L·mol－1

≈30 g·mol－1。

(3)同温同压下，两种气体体积之比等于其物质的量之比，最简单的方法是用十字交叉法计算：

＝。

(4)CO的体积分数＝×100%＝87.5%。

(5)＝＝＝11∶49。

(6)CO的质量分数＝×100%≈81.7%。

(7)n(O)＝2n(CO2)＋n(CO)＝2×0.5 mol×＋0.5 mol×＝0.5625 mol。

(8)n(C)＝n(CO2)＋n(CO)＝0.5 mol。

[答案]　(1)1.339 g·L－1

(2)30 g·mol－1

(3)1∶7　(4)87.5%　(5)11∶49

(6)81.7%　(7)0.5625 mol　(8)0.5 mol

8．(2020·广西南宁模拟)某液体化合物X2Y4，常用作火箭燃料。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－1，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。

(4)已知在25℃和101 kPa的条件下，气体摩尔体积为24.5 L·mol－1，有一瓶4.9 L X2气体含X2的分子数是________；X2气体的质量为________。

[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－1＝14 g，故X2的摩尔质量为14 g÷0.5 mol＝28 g·mol－1，是氮气，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＝32 g·mol－1，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。

(4)在25℃和101 kPa的条件下，4.9 L X2气体的物质的量为n(X2)＝0.2 mol，X2的分子数为0.2 mol×6.02×1023＝1.204×1023。X2气体的质量为0.2 mol×28 g·mol－1＝5.6 g。

[答案]　(1)11.2 L

(2)28 g·mol－1　氢

(3)0.4

(4)1.204×1023　5.6 g

9．(2020·河北衡水调研)“煅烧”时MnSO4·nH2O→MnxOy，温度与剩余固体质量变化曲线如下图：

化合物中n＝________。该曲线中B点所表示的固体氧化物的化学式为________。

[解析]　带有结晶水的化合物受热先失去结晶水，A处为MnSO4，其物质的量为mmol＝0.6 mmol，失水＝0.6(mmol)，n(MnSO4)∶n(H2O)＝1∶1，则n＝1。B点为锰的氧化物，含氧原子＝0.8(mmol)，n(Mn)∶n(O)＝3∶4，B点氧化物为Mn3O4。

[答案]　1　Mn3O4

[能力提升练]

1．(2019·江西省红色七校高三第一次联考)NA为阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是(　　)

A．4.0 g由HO与DO组成的水中所含中子数为2NA

B．标准状况下，22.4 L己烷含有的共价键数目为19NA

C．1 L pH＝13的NaOH溶液中含有OH－的数目一定为0.1NA

D．1 mol Na2O和BaO2的混合物中含有的阴、阳离子总数为3NA

[解析]　HO与DO的相对分子质量均为20，中子数均为10，所以4.0 g由HO与DO组成的水为0.2 mol，所含中子数为2NA，A项正确；标准状况下己烷为液体，不能使用标准状况下的气体摩尔体积计算其物质的量，B项错误；pH＝13的NaOH溶液中H＋的浓度为10－13mol·L－1，但没有说明温度，Kw不一定等于10－14，故OH－的浓度不一定等于0.1 mol·L－1，则1 L pH＝13的NaOH溶液中含有OH－数目不一定为0.1NA，C项错误；1 mol Na2O中有3 mol离子，1 mol BaO2中有2 mol离子，则1 mol Na2O和BaO2的混合物中含有的阴、阳离子总数小于3NA，D项错误。

[答案]　A

2．(2020·哈尔滨师范大学附属中学月考)在密闭容器中将2 mol NaHCO3(s)和一定量Na2O2混合，在加热条件下让其充分反应，150℃下所得气体仅含2种组分，反应后固体的物质的量(n)的取值范围是(　　)

A．n≥1  B．1<n<2

C．2≤n<4  D．n≥4

[解析]　加热后，发生反应如下：

2NaHCO3Na2CO3　＋　H2O　＋　CO2↑

  2 mol        1 mol      1 mol     1 mol

2Na2O2　＋　2CO2===2Na2CO3＋O2

  1 mol     1 mol

2Na2O2　＋　2H2O===4NaOH＋O2↑

  1 mol      1 mol   2 mol

由反应方程式可知，150℃时所得气体中仅含有两种组分，则气体为氧气和水蒸气，二氧化碳全部反应，2 mol NaHCO3分解生成1 mol Na2CO3；若2 mol NaHCO3分解生成二氧化碳全部被吸收，则1 mol CO2与Na2O2反应生成1 mol Na2CO3，所以固体的物质的量最少为2 mol Na2CO3；若2 mol NaHCO3分解生成的H2O和CO2被足量的Na2O2吸收时，还可生成1 mol Na2CO3和2 mol NaOH，所以固体最多不超过4 mol，答案选C。

[答案]　C

3．(2020·辽宁六校协作体联考)新装修房屋会释放有毒的甲醛(HCHO)气体，银—Ferrozine法检测甲醛的原理如下：

下列说法正确的是(　　)

A．22.4 L CO2中含共价键数目为4NA

B．30 g HCHO被氧化时转移电子数目为2NA

C．该电池总反应的化学方程式为2Ag2O＋HCHO===4Ag＋CO2＋H2O

D．理论上，消耗HCHO和消耗Fe3＋的物质的量之比为4∶1

[解析]　没有注明温度和压强，所以无法计算气体的物质的量，A错误；30 g HCHO的物质的量为1 mol，被氧化时生成CO2，碳元素的化合价从0升高到＋4，所以转移电子数目为4NA，B错误；根据得失电子守恒，消耗1 mol HCHO时，转移4 mol电子，可以把4 mol Fe3＋还原为Fe2＋，D错误。

[答案]　C

4. (2020·江苏扬州模拟)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4∶1

B．右侧CO的质量为5.6 g

C．右侧气体密度是相同条件下氢气密度的14倍

D．若改变右边CO的充入量而使隔板处于容器正中间，保持温度不变，则应充入0.2 mol CO

[解析]　左右两侧气体温度、压强相同，体积之比等于物质的量之比，左右体积之比为4∶1，则左右气体物质的量之比为4∶1，所以右侧气体物质的量＝0.25 mol，质量＝28 g·mol－1×0.25  mol＝7 g，A、B错误；相同条件下密度与摩尔质量成正比，则右侧气体密度是相同条件下氢气密度的＝14倍，C正确；隔板处于容器正中间时，左右两侧气体的物质的量相等，则需要充入CO的物质的量为1 mol－0.25 mol＝0.75 mol，D错误。

[答案]　C

5．(2019·福州四校高三联考)用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是(　　)

A．常温常压下，3.2 g由S2、S4、S8组成的混合物中含硫原子数为0.1NA

B．0.1 mol N2和0.3 mol H2在一定条件下充分反应后，产物的分子数为0.2NA

C．2.24 L(标准状况)Cl2与足量NaOH溶液反应生成NaClO和NaCl，转移的电子数为0.2NA

D．一定量的无水乙醇与足量钠反应生成0.5 g H2，则该无水乙醇中含有的C—H键数为4NA

[解析]　3.2 g由不同硫单质组成的混合物中含0.1 mol S原子，A正确；N2和H2的反应是可逆反应，该反应中反应物不能全部转化为生成物，产物的分子数小于0.2NA，B错误；0.1 mol Cl2与足量NaOH溶液反应生成NaClO和NaCl，转移的电子数为0.1NA，C错误；一定量的无水乙醇与足量钠反应生成0.25 mol H2，则无水乙醇的物质的量为0.5 mol，其含有的C—H键数为2.5NA，D错误。

[答案]　A

6．(2020·湖北黄冈诊断)环境监测站经常测定水中溶解氧的情况，主要步骤是量取100 mL水样，迅速加入固定剂MnSO4和碱性KI(含KOH)溶液，完全反应后加入硫酸使之生成I2，再用0.0040 mol·L－1的Na2S2O3溶液与之反应。有关反应的化学方程式为

①2MnSO4＋O2＋4KOH===2MnO(OH)2＋2K2SO4(该反应极快)

②MnO(OH)2＋2KI＋2H2SO4===MnSO4＋I2＋K2SO4＋3H2O

③I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6

(1)若该水样消耗20.00 mL Na2S2O3溶液，所耗Na2S2O3的物质的量为________mol。

(2)该水样中的溶解氧为________g·L－1。

[解析]　(1)20.00 mL 0.0040 mol·L－1的Na2S2O3溶液中Na2S2O3的物质的量n＝cV＝0.0040 mol·L－1×0.02 L＝8×10－5 mol。

(2)设100 mL水样中溶解的氧气的质量为x g，根据①②③反应可知：

O2～2MnO(OH)2～2I2～4Na2S2O3，

则有：O2～2MnO(OH)2～2I2～4Na2S2O3

32 g  4 mol

x  8×10－5mol

解得x＝6.4×10－4g，该水样中的溶解氧＝＝6.4×10－3 g·L－1。

[答案]　(1)8×10－5　(2)6.4×10－3

7．(2020·河南南阳联考)某实验小组利用反应2CuO＋2Cl22CuCl2＋O2测定铜的近似相对原子质量，可供选择的装置如图所示。

方案一：通过测定反应物CuO的质量m(CuO)和产物O2的体积V(O2)来测定铜的近似相对原子质量。

(1)按气流方向从左到右用胶管(图中未画出)将选择的仪器组合成一套实验装置，连接顺序为a→(　　)(　　)→(　　)(　　)→(　　)(　　)→ (　　)(　　)→b。

(2)装置B是由干燥管和碱式滴定管改造而成的测量气体体积的装置，实验前滴定管液面初读数为V1L，实验后恢复到室温，调节装置两侧液面相平后得到末读数为V2L，设室温时气体摩尔体积为Vm L·mol－1，且E装置中CuO的质量为m1 g，充分反应后生成CuCl2的质量为m2 g，则铜的近似相对原子质量的表达式为__________________________________(用含m1、V1、V2、Vm的代数式表示)。

(3)若氧化铜中混有铜，则测定结果________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

(4)装置E在实验过程中的主要现象是______________________。

方案二：利用A、D、E、F四套装置(尾气由其他的装置处理)完成测定任务。

(5)你认为测定的物理量有______________________(写出一组)，按你测定的物理量，写出铜的近似相对原子质量的表达式：__________________________。

[解析]　方案一：通过测定反应物CuO的质量m(CuO)和产物O2的体积V(O2)来测定铜的近似相对原子质量。方案二：通过测定反应物CuO的质量和产物CuCl2的质量来测定铜的近似相对原子质量。实验中需要得到纯净的Cl2，装置A中发生反应MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，得到的Cl2中含有HCl和水蒸气，用装置D来除去HCl，用装置F干燥Cl2。在装置E中发生反应2CuO＋2Cl22CuCl2＋O2。当用方案一时，从E中出来的气体要先用装置C(碱石灰)除去多余的氯气，再用装置B测量V(O2)，因此方案一仪器连接顺序为a→ef→ij→gh(或hg)→cd→b。

2CuO　　　　～　　　　O2

2Ar(Cu)＋32             Vm

m1  V1－V2

＝，Ar(Cu)＝－16。

如果CuO中混有Cu，会使氧气的体积偏小，即V1－V2偏小，可得测定结果偏大。

CuO　　　～　　　CuCl2

Ar(Cu)＋16    Ar(Cu)＋71

m1  m2

＝，

可得Ar(Cu)＝。

[答案]　(1)e　f　i　j　g(或h)　h(或g)　c　d

(2)Ar(Cu)＝－16

(3)偏大　(4)固体由黑色变成棕黄色

(5)m1，m2　Ar(Cu)＝