化學計量在實驗中的應用

氣體摩爾體積基礎自主學習疑難名師點撥典例精析導悟【例1】下列說法正確的是（NA表示阿伏加德羅常數）A.在常溫常壓下，11.2LN2含有的分子數是0.5NAB.標準狀況下，18g水所占有的體積約是22.4LC.32gO2在標準狀況下的體積約是22.4LD.在同溫同壓下，相同體積的任何氣體所含的原子數相等【規范解答】選C。本題考查了標準狀況下的氣體摩爾體積的理解和阿伏加德羅定律的概念。【變式訓練】下列有關氣體摩爾體積的說法中正確的是（）A.在標準狀況下，0.5mol任何氣體的體積都必定是

11.2LB.在標準狀況下，1mol任何物質的體積都約是22.4LC.常溫常壓下，1mol任何氣體的體積都約是22.4LD.在標準狀況下，0.5molCO2所占有的體積約是11.2L【解析】選D。在標準狀況下，1mol任何氣體的體積都約為22.4L，故A項中11.2L為近似值，B項中物質不一定是氣體，C項不是標準狀況下，因此只有D正確。【例2】在體積相同的兩個密閉容器中分別充滿O2、O3氣體，當這兩個容器內溫度和氣體密度相等時，下列說法正確的是A.兩種氣體的壓強相等B.O2比O3的質量小C.兩種氣體的分子數目相等D.兩種氣體的氧原子數目相等【自主解答】選D。體積和密度相等時，O2和O3的質量相同，二者的物質的量關系為n（O2）∶n（O3）=3∶2，所以O2與O3的壓強之比為3∶2，分子數目之比為3∶2，但O2與O3的氧原子數目相等。【變式訓練】(2010·柳州高一檢測)在三個密閉容器中分別充入Ne、H2、O2三種氣體，當它們的溫度和密度都相同時，這三種氣體的壓強（p）從大到小的順序是（）A.p(Ne)>p(H2)>p(O2)B.p(O2)>p(Ne)>p(H2)C.p(H2)>p(O2)>p(Ne)D.p(H2)>p(Ne)>p(O2)【解析】選D。根據阿伏加德羅定律可知，當它們的溫度和密度相同時，摩爾質量與壓強成反比，摩爾質量由小到大的順序為H2<Ne<O2。課堂基礎達標1.常溫常壓下，用等質量的CH4、CO2、O2、SO2四種氣體分別吹出四個氣球，其中氣體為CH4的是（）【解析】選D。質量相等時，物質的物質的量與摩爾質量成反比。所以，等質量的CH4、CO2、O2、SO2，物質的量關系為SO2<CO2<O2<CH4。2.質量為16g的下列氣體，在標準狀況下體積約為11.2L的是（）A.H2B.O2C.CO2D.CH4【解析】選B。標準狀況下氣體的物質的量為則該氣體的摩爾質量為即為氧氣。3.（2010·銅陵高一檢測）在同溫同壓下，A、B兩容器中分別充滿氫氣和氨氣，如果它們所含的原子總數相等，則兩容器體積比是（）A.2∶1B.1∶2C.2∶3D.1∶3【解析】選A。設A、B容器中物質的物質的量分別為x、y，則有x×2=y×4，故x∶y=2∶1，同溫同壓下，氣體有所以兩容器的體積比為2∶1，選A。4.下列敘述正確的是（）A.1mol任何氣體的體積都為22.4LB.1mol任何物質在標準狀況下所占的體積都為22.4LC.標準狀況下，1mol水所占的體積是22.4LD.標準狀況下，22.4L的任何氣體的物質的量都是1mol【解析】選D。按氣體摩爾體積的“四要素”即狀態（氣體）、條件（標準狀況）、定量（1mol）、數值（22.4L）逐項分析。A中，沒有指明氣體所處狀況；B中，沒有指明該物質的狀態；C中，水在標準狀況下不是氣體；D中，是對氣體摩爾體積概念的應用。5.相同溫度和壓強下，20mLA2氣體和20mLB2氣體充分反應生成10mLC氣體，同時有10mLA2氣體剩余。（1）C的分子式為_____________（用A、B表示）。（2）確定C的分子式的依據是____________________。【解析】根據阿伏加德羅定律，同溫同壓下，氣體的體積之比等于其物質的量之比，即1molA2和2molB2反應生成1molC，又依據質量守恒定律知C的分子式為A2B4。答案：（1）A2B4（2）阿伏加德羅定律和質量守恒定律6.（1）在標準狀況下，22gCO2氣體的體積是_____L，與__________gN2含有相同的分子數。（2）等物質的量的CO和CO2其質量之比是________，分子數之比是__________________。【解析】（1）22gCO2的物質的量為標準狀況下的體積為0.5mol×22.4L/mol=11.2L。相同分子數的N2的質量為0.5mol×28g/mol=14g。（2）相等物質的量時,m(CO)∶m(CO2)=28∶44=7∶11，N(CO)∶N(CO2)=1∶1。答案：（1）11.214（2）7∶111∶1知能提升作業A組（30分鐘50分）一、選擇題（本題包括4小題，每小題6分，共24分）1.下列示意圖中，白球代表氫原子，黑球代表氦原子，方框代表容器，容器中間有一個可以上下滑動的隔板（其質量可忽略不計）。其中能表示等質量的氫氣與氦氣的是（）【解析】選A。本題以同學們應該了解的氫氣和氦氣的分子結構為線索，考查同學們的“識圖”（即接受某種新信息）能力、對阿伏加德羅定律的掌握情況，以及有關相對原子質量、相對分子質量及確定分子式的計算能力。氫氣屬于雙原子分子，而氦氣屬于單原子分子。根據氫和氦的相對原子質量容易算出：等質量的氫氣和氦氣的分子個數比為2∶1，根據阿伏加德羅定律，在同溫同壓下，分子個數比即體積比，因此，A是正確的。2.下列關于2mol氧氣的敘述中，正確的是（）A.質量是32gB.體積是44.8LC.分子數是1.204×1024D.原子數是2mol【解析】選C。已知2molO2，則有m(O2)=2mol×32g/mol=64g，標準狀況下的體積V(O2)=2mol×22.4L/mol=44.8L，分子數N=2mol×6.02×1023mol-1=1.204×1024,原子數2mol×2=4mol，故選C。3.(2010·上海高一檢測)同溫同壓下，1molH2和1molH2O具有相同的（）A.分子數B.體積C.質量D.原子數【解析】選A。在相同溫度和壓強下，1molH2和1molH2O的分子數均為NA，A正確；通常狀況下，H2為氣體，H2O為液體，故體積不同；1molH2質量為2g，原子為2mol，而1molH2O質量為18g，原子為3mol，故B、C、D均錯誤。4.(2010·天津五校聯考)下列敘述正確的是（）A.一定溫度、壓強下，氣體體積由其分子的大小決定B.一定溫度、壓強下，氣體體積由氣體的物質的量的多少決定C.氣體摩爾體積是指1mol任何氣體所占的體積為22.4LD.不同的氣體，若體積相等，則它們所含的分子數一定相等【解析】選B。在一定溫度和壓強下，氣體體積由氣體的物質的量決定，A錯B對；氣體摩爾體積是指單位物質的量的氣體所占的體積，只有在標準狀況下，1mol任何氣體所占的體積才為22.4L，C錯誤；D項結論成立的條件是相同條件下，D錯誤。二、非選擇題（本題包括2小題，共26分）5.（12分）標準狀況下的甲烷和一氧化碳的混合氣體8.96L，其質量為7.60g，則混合氣體平均相對分子質量為________;混合氣體中甲烷的體積為_________；一氧化碳的質量為____________。【解析】混合氣體的物質的量為平均相對分子質量為19，設CO的物質的量為x,則有：7.60g=x×28g·mol-1+（0.4mol-x)×16g·mol-1，求得x=0.1mol。n(CH4)=0.3mol,V(CH4)=6.72L,m(CO)=0.1mol×28g·mol-1=2.8g。答案：196.72L2.8g6.（14分）對一定量氣體體積的探究。（1）已知1mol不同氣體在不同條件下的體積：（2）從上表分析得出的結論：①1mol任何氣體，在標準狀況下的體積都約為_________________。②1mol不同的氣體，在不同的條件下，體積________

（填“一定”、“一定不”或“不一定”）相等。（3）理論依據：相同條件下，1mol任何氣體的體積幾乎相等，原因是：①___________，②____________。（4）應用：在標準狀況下，4gO2的體積為多少升？（寫出計算過程）【解析】（2）從（1）的數據可以看出：1mol任何氣體在標準狀況下，體積都約為22.4L；1mol不同氣體，在不同條件下，體積不一定相同。（3）因為在相同的溫度和壓強下，任何氣體分子間的平均距離幾乎相同且1mol氣體的分子數目也相同，所以在相同條件下，1mol任何氣體的體積幾乎相等。（4）4gO2的物質的量在標準狀況下的體積為0.125mol×22.4L/mol=2.8L。答案：（2）①22.4L②不一定（3）①氣體分子數目相等②相同條件下，氣體分子間的平均距離幾乎相等（4）V(O2)=n×22.4L/mol=×22.4L/mol=×22.4L/mol=2.8L。B組1.如果ag某氣體中含有的分子數為b,則cg該氣體在標準狀況下的體積是（）【解析】2.（2010·華東師大附中高一檢測）一定量的液態化合物XY2，在一定量的O2中恰好完全燃燒，反應式為：XY2（液）+3O2（氣）====XO2（氣）+2YO2（氣）測得生成物的總體積為672mL，密度為2.56g/L（標準狀況）。則（1）反應前O2的體積為_________mL（標準狀況）；（2）化合物XY2的摩爾質量為_________________；（3）若XY2分子中X、Y兩元素的質量比為3∶16，則X、Y分別為_________、__________。【解析】據化學反應方程式可知該反應是氣體體積不變的反應，故反應前O2的體積為672mL，即則n（XY2)=n（O2）=0.01mol，再據質量守恒得m（XY2）=m（生成物）-m（O2）=0.672L×2.56g/L-0.03mol×32g/mol=0.76g，所以M（XY2）=X的相對原子質量為76×=12，即碳，Y的相對原子質量為76××=32，即硫。答案：（1）672（2）76g/mol（3）CS實驗探究創新【實驗設計】已知化學反應：S（s）+O2（g）====SO2(g)，加熱使硫粉與O2反應，冷卻至室溫時觀察水銀柱變化，通過水銀柱是否變化確定大試管中氣體體積與分子數之間的關系。【實驗用品】大試管、帶彎曲玻璃管的橡皮塞、鐵架臺、酒精燈、研細的硫粉、氧氣、水銀、紅筆。【實驗裝置及步驟】（1）將如圖裝置裝好后固定到鐵架臺上。待內外氣體壓強不再變化時，用紅筆在玻璃管上標出水銀柱液面刻度。點燃（2）用酒精燈加熱試管底部，可以看到研細的硫粉在試管中燃燒，當瓶中氧氣消耗完時火焰熄滅。已知該反應是放熱反應。（3）反應結束后，讓其自然冷卻。【思考討論】（1）要保證本實驗成功，應使_____________________________________________________________。（2）在步驟（2）中觀察到現象為_________________________________________________________。（3）在步驟（3）中觀察到現象為___________________________________________________________。（4）本實驗的結論為_____________________________________________________________________。【解析】本實驗的原理是利用化學反應：S(s)+O2(g)

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SO2(g)在反應前后氣體的體積不變證明：同溫同壓下，相同體積的任何氣體都含有相同數目的粒子（本實驗結論），因此該實驗成功的關鍵是裝置的氣密性要好，在步驟（2）中觀察到水銀柱左管上升，右管下降，步驟（3）中觀察到水銀柱又回到標定的刻度。點燃答案：（1）裝置的氣密性良好（2）水銀柱左管上升，右管下降（3）水銀柱又回到原來標定的刻度（4）在相同溫度和壓強下，相同體積的任何氣體都具有相同的粒子數教師備課資源1.常溫、常壓下，氣體體積的大小取決于（）A.分子半徑B.分子質量C.分子總數D.分子間的平均距離【解析】選C。由于分子間的平均距離遠大于分子本身大小，且相同條件下分子間平均距離相等，故氣體體積的大小取決于分子總數。2.下列說法中，正確的是（）A.氣體的摩爾體積為22.4L·mol-1B.1molH2的質量是2g，它所占的體積是22.4LC.在標準狀況下，1mol任何氣體所占的體積都為

22.4L·mol-1D.在標準狀況下，1mol任何氣體所占的體積都約為

22.4L【解析】選D。本題主要考查氣體摩爾體積的概念，A項和B項沒說明標準狀況，C項單位錯。3.（2009·興義高一檢測）下列說法正確的是（）A.摩爾是物質的質量單位B.氫氣的摩爾質量是2gC.1molOH-的質量是17gD.1mol氣體所占的體積約為22.4L【解析】選C。摩爾是物質的量的單位，A錯誤；氫氣的摩爾質量為2g/mol，B錯誤；1molOH-的質量為17g,C正確；標準狀況下，1mol