2025版高一化学必修第一册 十七 气体摩尔体积

十七气体摩尔体积(30分钟70分)题组过关·夯基础题组一:决定物质体积大小的因素1.(3分)2022年11月20日卡塔尔世界杯在海湾球场打响。足球被誉为“世界第一运动”,是全球体育界最具影响力的体育运动。用打气筒给足球打气时,气体源源不断被打进去,而足球的体积却不发生很大变化。下列关于物质聚集状态的说法正确的是()A.气体有固定的形状和体积B.固体、液体不易被压缩的原因是构成粒子的直径太大C.影响物质聚集状态的外界因素是温度D.不同聚集状态的物质其内部微粒之间的平均距离、运动方式不相同【解析】选D。压缩气体,一般来说气体体积减小,故A错误;固体、液体不易被压缩的原因是粒子之间间距很小,故B错误;影响物质聚集状态的外界因素是温度、压强,故C错误;气体微粒间间距一般大于固体和液体微粒间间距,气体分子运动速率一般比固体和液体分子运动速率快,因此不同聚集状态的物质其内部微粒之间的平均距离、运动方式不相同,故D正确。2.(3分)下列有关气体的叙述错误的是()A.不同的气体,若体积不同,则它们所含的分子数肯定不同B.在标准状况下,气体摩尔体积约为22.4L·mol-1C.当分子数目相同时,气体体积的大小主要取决于气体分子之间的距离D.气态物质没有固定的形状,且容易被压缩【解析】选A。气体的体积受温度、压强、分子数多少的影响,不同的气体,若体积不同,则它们所含的分子数可能相同,A错误;在标准状况下,气体摩尔体积约为22.4L·mol-1,B正确;气体的体积受分子间距离、分子数多少的影响,当分子数目相同时,气体体积的大小主要取决于气体分子之间的距离,C正确;气态物质由于分子之间的间隔较大,可以压缩或扩大,因而没有固定的形状,且容易被压缩,D正确。3.(3分)(2024·张家界高一检测)决定气体体积的主要因素有()①气体的分子个数②气体分子的大小③气体分子间的平均距离④气体的相对分子质量A.①②B.①③ C.②③ D.②④【解析】选B。由于气体的分子间距离远大于分子本身的大小,则决定气体体积的因素主要是气体的分子个数以及气体分子间的平均距离,故①③正确。题组二:气体摩尔体积4.(3分)下列说法正确的是()A.0.5molH2所占的体积为11.2LB.标准状况下,6.02×1023个分子所占的体积约是22.4LC.标准状况下,1mol酒精的体积约为22.4LD.标准状况下,28gN2体积约是22.4L【解析】选D。没有说明是否在标准状况下,故0.5molH2的体积不一定为11.2L,A错误;没有说明6.02×1023个分子的聚集状态,若为固态或液态,标准状况下1mol分子所占体积不是22.4L,B错误;标准状况下酒精不是气态,不能用气体摩尔体积计算,C错误;N2的摩尔质量为28g·mol-1,28gN2为1mol,故标准状况下体积约为22.4L,D正确。5.(3分)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是()A.标准状况下,11.2LCH4和C2H4的混合气体中含有的氢原子数为2NAB.标准状况下2.24LH2与足量O2在密闭容器中反应,转移电子数为0.1NAC.64gCu与Cl2完全反应,转移电子数为NAD.常温常压下,22.4LH2O的分子个数为NA【解析】选A。CH4和C2H4中均含有4个氢原子,标准状况下11.2LCH4和C2H4混合气体的物质的量为0.5mol,含有的氢原子数为2NA,故A正确;标准状况下2.24LH2与O2反应转移电子数为0.2NA,故B错误;Cu与Cl2反应生成CuCl2,64gCu的物质的量为1mol,与Cl2完全反应,转移电子数为2NA,故C错误;常温常压下H2O不是气体,不能用气体摩尔体积计算其物质的量,故D错误。6.(10分)我国力争在2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”。现有煤燃烧产生的14.4gCO和CO2的混合气体,在标准状况下其体积为8.96L(用NA表示阿伏加德罗常数的值)。请回答下列问题:(1)该混合气体的平均摩尔质量为____________。

(2)该混合气体中碳原子的个数为____________________。

(3)将该混合气体依次通过如图所示装置,最后收集在气球中(体积在标准状况下测定)。①气球中收集到的气体的摩尔质量为__________。

②气球中收集到的气体的电子总数为__________。

③标准状况下气球中收集到气体的体积为__L。

【解析】(1)气体的物质的量为8.96L22.4L·mol-1=0.4mol,该混合气体的平均摩尔质量为M=14.4g0.4mol=36g·mol-1。(2)设混合气体中CO的物质的量为xmol,CO2的物质的量为ymol,则x+y=0.4,根据混合气体的质量为14.4g可得:28x+44y=14.4,解得x=0.2、y=0.2,由于CO和CO2中均含1个碳原子,故0.2molCO和0.2molCO2中共含0.4molC原子即0.4NA个。(3)将混合气体依次通过题图装置,则CO2会被NaOH溶液吸收,剩余CO,被浓硫酸干燥后,在气球中收集到的是干燥纯净的CO气体。①气球中收集到的气体为CO,摩尔质量为28g·mol-1。②一个CO含有14个电子,由(2)求出的CO的物质的量为0.2mol,答案:(1)36g·mol-1(2)0.4NA(3)①28g·mol-1②2.8NA③4.48题组三:阿伏加德罗定律及推论7.(3分)在两个容积相同的容器中,一个盛有N2,另一个盛有C2H4和CO的混合气体。在同温同压下,两容器内的气体一定相同的物理量有()①分子数②原子数③质量④中子数⑤密度⑥气体摩尔体积A.4项B.5项C.6项D.3项【解析】选A。①在同温同压下,相同体积的任何气体含有相同的分子数,则相同体积的N2、C2H4和CO的混合气体的分子数相同,符合题意;②在同温同压下,相同体积的任何气体含有相同的分子数,物质的量相等,CO、N2是双原子分子、C2H4是6原子分子,则气体的原子数一定不相等,不符合题意;③CO、N2和C2H4的摩尔质量都是28g·mol-1,N2的物质的量与C2H4和CO的总物质的量相等时,质量一定相等,符合题意;④CO的中子数为14,N2的中子数为14,C2H4的中子数为12,故两容器内气体的中子数一定不相等,不符合题意;⑤C2H4和CO的相对分子质量都是28,故混合气体平均相对分子质量为28,N2的相对分子质量为28,同温同压下,气体密度之比等于相对分子质量之比,故两容器内气体的密度相等,符合题意;⑥在相同温度和压强下,气体的摩尔体积相等,符合题意;综上所述,正确的有4项。8.(3分)在两个密闭容器中,分别充有质量相同的甲、乙两种气体,若两容器的温度和压强均相同,且甲的密度大于乙的密度。则下列说法正确的是()A.物质的量:甲>乙B.气体体积:甲>乙C.摩尔体积:甲>乙D.相对分子质量:甲>乙【解析】选D。A项,根据ρ=MVm及n=mM知,相同质量时物质的量与摩尔质量成反比,同温同压下Vm相等,甲的密度大于乙的密度,则甲的摩尔质量大于乙,甲的物质的量小于乙,故A错误;B项,根据V=mM·Vm知,相同温度、压强、质量时,气体体积与摩尔质量成反比,摩尔质量甲>乙,则气体体积甲<乙,故B错误;C项,同温同压下,气体摩尔体积相等,故C错误;D项,根据以上分析知,摩尔质量甲>乙,所以相对分子质量甲>乙综合应用·拓思维9.(3分)在标准状况下,与12gH2的体积相等的N2()A.质量为12g B.物质的量为6molC.体积为22.4L D.分子数为6.02×1023【解析】选B。12gH2的物质的量为6mol,则N2的物质的量也应为6mol,B正确;6molN2的质量为168g,A错误;6molN2的体积为134.4L(标准状况),C错误;6molN2的分子数为3.612×1024,D错误。10.(3分)下列说法错误的是()A.同温同压下,气体体积的大小取决于分子数目B.常温常压下,22g氧气和26g臭氧所含氧原子总数为3NAC.常温常压下,22.4LCO2和SO2的混合气体中氧原子数目小于4NAD.同温同体积时,O2和CO的原子数一定相同【解析】选D。影响气体体积的因素有粒子的大小、粒子间的距离以及数目多少,同温同压下气体的分子间距离相等,而分子间距离远大于分子的大小,则决定气体体积大小的因素为分子数目的多少,A正确;氧气和臭氧均只含有氧原子,常温常压下,22g氧气和26g臭氧中氧原子共48g,所含的氧原子总数为48g16g·mol-1×NAmol-1=3NA,B正确;常温常压下,气体摩尔体积大于22.4L·mol-1,22.4LCO2和SO2的混合气体物质的量小于1mol,故氧原子数目小于4NA,C正确;同温度、同体积下,影响气体分子数目的因素是压强,若二者所处压强相同,则含有相同的分子数目11.(3分)臭氧,化学分子式为O3,又称三原子氧、超氧,因其类似鱼腥味的臭味而得名,在常温下可以自行生成氧气。密度比O2大,易溶于水,易分解。臭氧作为氧化剂时,产物没有污染。关于O2与O3气体,下列比值一定为2∶3的是()A.若两种气体所占体积相同,两种气体的质量之比B.若温度及压强相同,两种气体的密度之比C.若两种气体原子数相同,两种气体的质子数之比D.若两种气体的质量相同,两种气体的分子数之比【解析】选B。如不在相同条件下,相同体积的两种气体的物质的量不一定相同,则质量比不一定等于2∶3,A错误;温度和压强相同,Vm相同,由ρ=mV=MVm可知,两种气体的密度之比等于摩尔质量之比(即ρ1ρ2=M1M2),等于2∶3,B正确;两种气体都由氧原子组成,则两种气体原子数相同,两种气体的质子数相同,C错误;两种气体的质量相同,由n=mM=12.(14分)甲烷(CH4)是一种无色无味的气体,是天然气的主要成分。(1)现有2molCH4,它的摩尔质量是________,要把CH4完全燃烧,消耗氧气________g。

(2)标准状况下,CH4的密度为________(保留3位有效数字)。如果11.2LCH4中含有x个氢原子,则阿伏加德罗常数的值为________。

(3)相同温度和压强下,质量相等的氢气和甲烷,它们的体积之比为________,密度之比为___________。

若把质量相等的这两种气体混合,则混合气体的平均相对分子质量为________(保留2位有效数字)。

(4)某沼气成分是CH4和CO2。取2L该沼气与4LO2点燃充分反应后,除去水分,剩余气体的体积为3L。该沼气中CH4和CO2的物质的量之比为________(气体体积均在同温同压下测定)。

【解析】(1)当摩尔质量的单位是g·mol-1,甲烷的摩尔质量在数值上等于其相对分子质量,所以甲烷的摩尔质量为16g·mol-1,要把CH4完全燃烧,根据甲烷燃烧的方程式可知,消耗氧气的质量=2mol×(1+44)×32g·mol-1(2)标准状况下,CH4的密度=MVm=16g·mol-122.4L·mol-1≈0.714g·L-1,标准状况下11.2LCH4的物质的量=11.2(3)相同温度和压强下,气体摩尔体积相等,根据V=nVm=mMVm可知,质量相等的氢气和甲烷,其体积之比等于摩尔质量的反比,为16g·mol-1∶2g·mol-1=8∶1;根据ρ=MVm可知,气体密度之比等于摩尔质量之比,为2g·mol-1∶16g·mol-1=1∶8;若把质量相等的这两种气体混合,混合气体的平均相对分子质量与其平均摩尔质量在数值上相等,其平均摩尔质量=mn=1+11(4)甲烷燃烧的方程式:CH4+2O2CO2+2H2O,根据方程式知,该反应中如果有1L甲烷完全燃烧则前后气体体积减少2L,取2L该沼气与4LO2点燃充分反应后,除去水分,剩余气体的体积为3L,反应前后气体减少量=(2+4-3)L=3L,则甲烷的体积=3L2L×1L=1.5L,二氧化碳的体积=(2-1.5)L=0.5L,根据n=VVm知,相同条件下,气体的体积之比等于其物质的量之比,所以CH4、CO2的物质的量之比为答案:(1)16g·mol-1128(2)0.714g·L-10.5x(3)8∶11∶83.6(4)3∶1迁移创新·提素能13.(16分)我国化学家侯德榜发明的“联合制碱法”是世界制碱工业中的重大突破,该法利用的原理为NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl。根据要求回答下列问题:(1)同温同压下,等物质的量的CO2和NH3,前者与后者的分子数之比为__________,原子总数之比为__________,密度之比为__________。

(2)与标准状况下6.72LCO2中所含的氧原子数相