第3课时物质的聚集状态气体摩尔体积
1．已知某气体的摩尔质量为M，一定条件下的摩尔体积为V m，下列说法正确的是( ) A．一个该气体分子的质量为M/N A
B．一个该气体分子的体积为V m/N A
C．气体摩尔体积的大小取决于气体分子本身的大小
D．上述说法均不正确
解析A项，阿伏加德罗常数个分子的质量(单位为g)在数值上等于其摩尔质量(单位为g/mol)，则一个该气体分子的质量为M/N A，故A正确；B项，气体体积包含分子本身大小及分子间隙，故B错误；C项，气体分子大小与分子间距相比，可以忽略分子大小，分子间距受温度、压强影响，气体摩尔体积的大小取决于温度、压强，故C错误；D项，根据上述分析可知，故D错误，故选A。
答案A
2．设N A表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是( )
A．1 mol NH＋4所含有的电子数为11N A
B．20 g氖气所含有的分子数约为3.01×1023
C．标准状况下，22.4 L SO2气体所含的原子数为N A
D．常温常压下，32 gO2和O3的混合气体所含原子数2N A
解析A项，铵根离子为10电子微粒，故1 mol铵根离子中含10 mol电子即10N A个，故A错误；B项，氖气为单原子分子，氖气的摩尔质量为20 g/mol，故20 g氖气中氖气分
子的物质的量n＝20 g
20 g/mol
＝1 mol，个数为6.02×1023个，故B错误；C项，标况下22.4 L二氧化硫的物质的量为1 mol，而1 mol二氧化硫中含3 mol原子，即3N A个，故C错误；D项，氧气和臭氧均由氧原子构成，故32g混合物中含有的氧原子的物质的量n＝
32 g
16 g/mol
＝2 mol，个数为2N A个，故D正确，故选D。
答案D
3．下列叙述正确的是( )
A．一定温度、压强下，气体的体积由其分子的大小决定
B．一定温度、压强下，气体的体积由其物质的量的多少决定
C．气体摩尔体积是指1 mol任何气体所占的体积，约为22.4 L
D．不同的气体，若体积不等，则它们所含的分子数一定不等
解析在温度和压强一定时，由于气体分子之间的距离要比分子本身的直径大很多倍，所以气体的体积主要由气体物质的量的多少来决定，A错误、B正确；在不同的条件下，不同的气体体积不等，但它们所含的分子数有可能相等。1 mol任何气体所占的体积约为22.4 L是指标准状况下的气体摩尔体积，C错误；不同的气体，若体积不等，在不同条件下分子数可能相等，D错误。
答案B
4．(2016·浙江诸暨高一调研改编)下列叙述中正确的是( )
A．气体摩尔体积为22.4 L·mol－1
B．标准状况下，22.4 L O2的质量是32 g
C．2 L CO2和2 L H2O的分子数一定相同
D．11.2 L O2和0.5 mol O2的分子数一定相同
解析在标准状况下，气体摩尔体积为22.4 L·mol－1，其他状况下，不一定为22.4 L·mol －1，A错误；标准状况下，22.4 L O
2的物质的量为1 mol，其质量为32 g，B正确；没指明状况，无法比较，C、D错误。
答案B
5．2013年10月23日，据国外媒体报道，美国宇航局(NASA)“好奇号”火星车拍摄到一幅高达13亿像素的高分辨率照片，揭示了可能隐藏火星生命信息的夏普山全貌。该火星探测器负责探索评估火星生命的状况。在火箭中常使用偏二甲肼(C2H8N2)和四氧化二氮(N2O4)作为推进剂，有的则使用效能更高的液氢和液氧。下列说法正确的是( )
A．1 mol N2O4气体的体积为22.4 L
B．11.2 L液氢的质量为1 g
C．标准状况下1 mol氢气和氧气混合气的体积约为22.4 L
D．1 mol C2H8N2的质量小于22.4 L N2O4的质量
解析 A选项没有说明标准状况下；B选项为液氢；C正确；D中22.4 L N2O4不一定是1 mol。
答案 C
6．等质量的①CH4、②H2、③H2O、④SO2，在标准状况下所占体积由大到小排列的顺序是( )
A ．②＞①＞③＞④
B ．④＞③＞①＞②
C ．③＞②＞④＞①
D ．②＞①＞④＞③
解析 标准状况下，水为液体，其它三种为气体，水的密度最大，质量相等情况下，水的体积最小，根据n ＝m M 可知，代入pV ＝nRT ，得p V ＝m M
RT ，所以同温同压下，气体质量相等，则气体体积与摩尔质量成反比，所以相对分子质量越大，气体体积越小，①CH 4、②H 2、④SO 2的相对分子质量分别为16、2、64，故体积②＞①＞④，所以在标准状况下体积由大到小顺序为②＞①＞④＞③，故选D 。
答案 D
7．下列说法中不正确的是( )
A ．常温下，1 mol H 2的体积大于22.4 L
B ．1 mol 任何气体，体积均约为22.4 L
C ．0.3 mol N 2和0.7 mol O 2的混合气体在标准状况下的总体积约为22.4 L
D ．18 g 水的体积约为18 mL
解析 1 mol 任何气体，在标准状况下占有的体积都约为22.4 L ，B 选项缺少标准状况条件。
答案 B
8．下列说法正确的是( )
A ．1 mol CO 和1 mol N 2所含分子数相等，质量相等，它们所占的体积也相等
B ．22.4 L H 2和71 g Cl 2的物质的量相等
C ．非标准状况下，1 mol 任何气体的体积有可能是22.4 L
D ．1 mol HCl 和1 mol H 2O 在标准状况下的体积都约是22.4 L
解析 A 项，没有指明两种气体CO 和N 2所处的状态是否相同，故二者的体积不一定相等，A 错；B 项，没有指明H 2是否处于标况下，B 错；C 项正确；D 项，标况下的H 2O 为液态，D 错。
答案 C
9．(加试题)在标准状况下，下列气体密度最小的是( )
A ．CO 2
B ．H 2
C ．O 2
D ．Cl 2 解析 摩尔质量越小的气体，标准状况下密度越小，选项中氢气的摩尔质量最小。 答案 B
10．(加试题)同温同压下，等质量的O 2和O 3相比较，下列结论正确的是( )
A ．它们的分子数目之比是1∶1
B ．它们的氧原子数目之比是2∶3
C ．它们的密度之比为2∶3
D ．它们的体积之比是1∶1
解析 同温同压下，气体的摩尔体积相等，A.根据N ＝nN A ＝m M N A ，相同质量时，其分子数之比等于其摩尔质量的反比＝48 g/mol∶32 g/mol＝3∶2，故A 错误；B.根据A 知，其分子数之比为3∶2，一个氧气分子中含有2个氧原子，一个臭氧分子中含有3个氧原子，所以其原子总数之比＝(3×2)∶(2×3)＝1∶1，故B 错误；C.根据ρ＝m V ＝nM nV m ＝M V m 知，其密度之比等于其摩尔质量之比＝32 g/mol∶48 g/mol＝2∶3，故C 正确；D.根据V ＝nV m ＝m M
V m 知，相同质量时，其体积之比等于其摩尔质量的反比＝48 g/mol∶32 g/mol＝3∶2，故D 错误；故选C 。
答案 C
11．(加试题)下列条件中，两种气体所含原子数一定相等的是( )
A ．同质量、同密度的N 2和CO
B ．同温度、同体积的H 2和N 2
C ．同体积、同密度的C 2H 6和NO
D ．同压强、同体积的N 2O 和CO 2
解析 因为N 2和CO 具有相同的摩尔质量，所以两者质量相同时物质的量相等，分子个数相等，又因两者都是双原子分子，故原子个数也相等，A 项正确；同温度、同体积时，没有提到压强，因此分子个数不一定相等，B 项错误；体积相同、密度相同，则质量相等，C 2H 6和NO 的摩尔质量也相等，则分子个数相等，但由于它们的分子中原子个数不同，所以原子总数不相等，C 项错误；同压强、同体积时，由于没有说明温度，两种气体的物质的量不一定相等，因此D 项错误。
答案 A
12．(加试题)由CO 2、H 2和CO 组成的混合气体，在同温同压下与N 2的密度相同，则该混合同气体中CO 2、H 2和CO 的体积比为( )
A ．29∶8∶14
B ．22∶1∶14
C ．13∶8∶14
D ．26∶6∶14
解析 由于CO 和N 2具有相同的相对分子质量，所以CO 2、H 2、CO 混合气体的平均相对分子质量仅由CO 2和H 2来决定，CO 的量可以任意，由交叉法：＝138，根据十字交叉法可求得CO 2和H 2的体积比为26∶16或13∶8时(CO 的量可以任意)混合气体的平均相对分子质量为28，故选C 。
答案 C
13．(加试题)三种气体X 、Y 、Z 的相对分子质量关系为M r (X)＜M r (Y)＝0.5 M r (Z)，下列说法正确的是( )
A ．三种气体密度最小的是X
B ．分子数目相等的三种气体，质量最大的是Y
C ．若一定条件下，三种气体体积均为2.24 L ，则它们的物质的量一定均为0.1 mol
D ．20 ℃时，若2 mol Y 与1 mol Z 体积相等，则Y 、Z 气体所承受的压强比为2∶1 解析 A 项，根据密度ρ＝M V m ，气体处在相同的条件下，则密度和相对分子质量成正比，三种气体密度最小的是X ，但是温度压强不定，所以V m 不一定，即密度无法判断，故A 错误；B 项，根据m ＝nM ＝N N A M ，分子数目相等的三种气体，质量最大的是相对分子质量最大的是Z ，故B 错误；C 项，气体的物质的量n ＝V V m
，V m 和气体的状态有关，三种气体体积均为2.24 L ，V m 不一定等于22.4 L/mol ，所以它们的物质的量不一定均为0.1 mol ，故C 错误；D 项，若2 mol Y 与1 mol Z 体积相等，则二者的物质的量之比是2∶1，同温同体积的气体物质的量之比等于压强之比，Y 、Z 气体所承受的压强比为2∶1，故D 正确。故选D 。
答案 D
14．(加试题)下列示意图中，白球代表氢原子，黑球代表氦原子，方框代表容器，容器中间有一个可以上下滑动的隔板(其质量忽略不计)。其中能表示等质量的氢气与氦气的是
( )
解析氦气是单原子气体，故排除B项；相等质量的氢气和氦气，氢气的物质的量是氦气的两倍，氢气所占的体积也是氦气的两倍，故选A。
答案A
15．(1)标准状况下，33.6 L CH4中，含________ mol 碳原子，________ mol氢原子，________ mol 质子，________mol电子。与________个NH3含有相同数目的氢原子。
(2)与17 g NH3所含有分子数相同的氧气的体积(标准状况)是________L。
(3)某3.65 g气体在标准状况下的体积是2.24 L 则其摩尔质量是________。
(4)标准状况下9.03×1023个CH4所占的体积为_________________________________________________________________。
解析n(CH4)＝V
V m ＝
33.6 L
22.4 L·moL－1
＝1.5 mol。所以含有1.5 mol碳原子，6 mol氢原子；
由于每个CH4分子中含有10个质子和10个电子，所以含质子、电子的物质的量均为15 mol。
2 mol NH3中含有6 mol H，2 mol NH3的分子个数为2N A，即1.204×1024。(2)17 g NH3的
物质的量为17 g
17 g·mol－1
＝1 mol，故与17 g NH3所含有分子数目相同的O2为1 mol，标准
状况下体积为22.4 L。(3)该3.65 g气体的物质的量为2.24 L
22.4 L·mol－1
＝0.1 mol，故该气
体的摩尔质量为3.65 g
0.1 mol
＝36.5 g·mol－1。(4)9.03×1023个CH4所占的体积(标准状况下)：1.5 mol×22.4 L·mol－1＝33.6 L。
答案(1)1.5 6 15 15 1.204×1024(或2N A)
(2)22.4 (3)36.5 g·mol－1(4)33.6 L
16．(加试题)如图所示，一密闭容器被无摩擦、可滑动的两隔板a和b分成甲、乙两室。标准状况下，在乙室中充入0.6 mol HCl，甲室中充入NH3、H2的混合气体，静止时活塞位置如下图。已知甲、乙两室中气体的质量之差为10.9 g。
(1)甲室中气体的物质的量为________ mol。
(2)甲室中气体的质量为________g 。
(3)甲室中NH 3、H 2的物质的量之比为________，质量之比为__________________________________________________________________。
(4)将隔板a 去掉，发生下列反应：HCl(g)＋NH 3(g)===NH 4Cl(s)，当HCl 与NH 3完全反应后，活塞b 将位于刻度“________”处(填数字)。
解析 由图可知甲、乙两室气体的体积之比为5∶3，故其物质的量之比为5∶3，所以甲室中气体为1.0 mol 。
(2)HCl 气体的质量为0.6 mol×36.5 g/mol＝21.9 g ，NH 3、H 2的摩尔质量均小于HCl 的摩尔质量，则甲室中气体的质量为21.9 g －10.9 g ＝11.0 g 。(3)NH 3、H 2混合气体的平均摩尔质量为11.0 g/mol ，用十字交叉法可求出二者的物质的量之比为3∶2，质量之比为
51∶4。(4)甲室中NH 3的物质的量为1.0 mol×35
＝0.6 mol ，恰好等于HCl 的物质的量，所以二者恰好完全反应生成NH 4Cl 固体，剩余H 2的物质的量为0.4 mol ，所以活塞b 将会左移至“2”处。
答案 (1)1.0 (2)11.0 (3)3∶2 51∶4 (4)2
17．(加试题)生态农业涉及农家肥料的综合利用，某种肥料经发酵得到一种含甲烷、二氧化碳、氮气的混合气体。2.016 L(标准状况)该气体通过盛有红热CuO 粉末的硬质玻璃管，
发生的反应为CH 4＋4CuO=====△CO 2＋2H 2O ＋4Cu 。当甲烷完全反应后，硬质玻璃管的质量减
轻4.8 g 。将反应后产生的气体通过过量的澄清石灰水中，充分吸收，生成沉淀8.5 g 。
(1)原混合气体中甲烷的物质的量是________。
(2)原混合气体中氮气的体积分数为________。
解析 设CH 4的物质的量为x ，原混合气体中CO 2的物质的量为y ，则有：
CH 4＋4CuO=====△CO 2＋2H 2O ＋4Cu Δm
1 mol 1 mol 4×16 g
x x 4.8 g
x ＝0.075 mol
又因为n 总＝ 2.016 L 22.4 L·mol －1＝0.09 mol ，n (CO 2)＝8.5 g 100 g·mol
－1＝0.085 mol ，所以y ＝0.085 mol －0.075 mol ＝0.01 mol ，n (N 2)＝0.09 mol －0.01 mol －0.075 mol ＝0.005 mol ，所
以N 2的体积分数为0.005 mol 0.09 mol
×100%≈5.56%。
答案(1)0.075 mol (2)5.56%