Question

15．（1）現有m g某氣體，它是三原子分子，其摩爾質量為M g•mol^-1．若阿伏加德羅常數用N_A表示，該氣體所含原子總數為$\frac{3m}{M}$N_A個，該氣體在標準狀況下的體積為$\frac{22.4m}{M}$L．
（2）在標準狀況下，由CO和CO₂組成的混合氣體為67.2L，質量為120g，此混合物中CO和CO₂物質的量之比是1：3，CO的質量是21g，混合氣體的平均摩爾質量是40g/mol．
（3）若40g密度為ρ g•cm^-3的硝酸鈣溶液里含2g Ca²⁺，則NO₃^-的物質的量濃度是2.5ρ mol/L．
（4）將標準狀況下的VL氨氣溶于100g水中，得到的氨水密度為ag/cm³，則該溶液的物質的量濃度為$\frac{1000aV}{17V+2240}$mol/L．
（5）標準狀況下，現有①6.72L CH₄　②3.01×10²³個HCl分子�、�13.6g H₂S�、�0.2mol NH₃，對這四種氣體的關系有以下四種表述：其中正確的是acd
a．體積：②＞③＞①＞④b．物質的量：②＞③＞④＞①
c．質量：②＞③＞①＞④d．氫原子個數：①＞③＞④＞②
（6）按體積比為1：2：3所組成的N₂、O₂、CO₂，混合氣體20g在標準狀況下體積為12L．

Answer 1

分析 （1）根據n=$\frac{m}{M}$計算出該氣體的物質的量，再計算出含有原子的物質的量，然后根據N=nN_A計算出含有原子數；根據V=nVm計算出該氣體在標準狀況下的體積；
（2）根據n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算混合氣體的總的物質的量，設CO的物質的量為x，CO₂的物質的量為y，根據質量之和與物質的量之和列式計算CO和CO₂的物質的量，進而計算二者物質的量之比，根據m=nM計算CO的質量，根據M=$\frac{{m}_{總}}{{n}_{總}}$計算平均摩爾質量；
（3）根據n=$\frac{m}{M}$計算 Ca²⁺的物質的量，溶液中n（NO₃^-）=2n（ Ca²⁺），根據V=$\frac{m}{ρ}$計算溶液體積，再根據c=$\frac{n}{V}$計算NO₃^-的物質的量濃度；
（4）根據n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算出氨氣的物質的量，然后根據m=nM計算出氨氣的質量，從而可知溶液質量，然后根據V=$\frac{m}{ρ}$計算出水的溶液體積，最后根據c=$\frac{n}{V}$計算出該溶液的濃度；
（5）a．相同條件下體積之比等于物質的量之比；
b．根據n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算6.72LCH₄的物質的量，根據n=$\frac{N}{{N}_{A}}$計算HCl的物質的量，根據n=$\frac{m}{M}$計算13.6gH₂S的物質的量；
c．根據m=nM計算甲烷、HCl、氨氣的質量；
d．根據各分子含有的H原子數目，計算各物質含有的H原子物質的量；
（6）體積之比等于物質的量之比，令氮氣的物質的量為xmol，則氧氣為2xmol，二氧化碳為3xmol，根據混合氣體的質量，求算x的值，再根據V=nVm計算混合氣體標準狀況下體積．

解答 解：（1）該氣體的物質的量為：n=$\frac{mg}{Mg/mol}$=$\frac{m}{M}$mol，該氣體分子中含有3個原子，則含有原子的物質的量為$\frac{m}{M}$mol×3=$\frac{3m}{M}$mol，含有原子數為：N=nN_A=$\frac{3m}{M}$×N_A=$\frac{3m}{M}$N_A；標準狀況下該氣體的體積為：22.4L/mol×$\frac{m}{M}$mol=$\frac{22.4m}{M}$L，
故答案為：$\frac{3m}{M}$N_A；$\frac{22.4m}{M}$；
（2）標準狀況下，混合氣體的物質的量為：$\frac{67.2L}{22.4L/mol}$=3mol，
設CO的物質的量為x，CO₂的物質的量為y，則：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=3}\\{28x+44y=120}\end{array}\right.$，
解得：x=0.75mol，y=2.25mol，
此混合物中CO和CO₂物質的量之比=0.75mol：2.25mol=1：3；
CO的質量為：m（CO）=0.75mol×28g/mol=21g；
混合氣體的平均摩爾質量M=$\frac{120g}{3mol}$=40g/mol，
故答案為：1：3；21g；40g/mol；
（3）2g Ca²⁺的物質的量為：$\frac{2g}{40g/mol}$=0.05mol，溶液中n（NO₃^-）=2n（ Ca²⁺）=0.05mol×2=0.1mol，溶液體積為：$\frac{40g}{1000ρg/L}$=$\frac{2}{50ρ}$L，NO₃^-的物質的量濃度為：$\frac{0.1mol}{\frac{2}{50ρ}L}$=2.5ρ mol/L，
故答案為：2.5ρ mol/L；
（4）標準狀況下VL氨氣的物質的量為：$\frac{VL}{22.4L/mol}$=$\frac{V}{22.4}$mol，氨氣的質量為：17g/mol×$\frac{V}{22.4}$mol=$\frac{17V}{22.4}$g，所得溶液的質量為：$\frac{17V}{22.4}$g+100g，所得溶液的體積為：$\frac{\frac{17V}{22.4}g+100g}{1000ag/L}$=$\frac{17V+2240}{22400a}$L，該溶液的物質的量濃度為：$\frac{\frac{V}{22.4}mol}{\frac{17V+2240}{22400}L}$=$\frac{1000aV}{17V+2240}$mol/L，
故答案為：$\frac{1000aV}{17V+2240}$mol/L；
（5）①6.72L CH₄的物質的量為：$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，②3.01×10²³ 個HCl分子的物質的量為：$\frac{3.01×1{0}^{23}}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$=0.5mol，③13.6g H₂S的物質的量為$\frac{13.6g}{34g/mol}$=0.4mol，④0.2mol NH₃，
a．根據V=nV_m知，相同條件下體積之比等于物質的量之比，故體積④＜①＜③＜②，故正確；
b．由上述計算可知，物質的量為④＜①＜③＜②，故錯誤；
c．甲烷質量為0.3mol×16g/mol=4.8g，HCl的質量為0.5mol×36.5g/mol=33.25g，氨氣的質量為0.2mol×17g/mol=3.4g，故質量④＜①＜③＜②，故正確；
d．甲烷中n（H）=0.3mol×4=1.2mol，HCl中n（H）=0.5mol，硫化氫中n（H）=0.4mol×2=0.8mol，氨氣中n（H）=0.2mol×3=0.6mol，故H原子數目②＜④＜③＜①，故正確；
故答案為：acd；
（6）體積之比等于物質的量之比，令氮氣的物質的量為xmol，則氧氣為2xmol，二氧化碳為3xmol，所以：xmol×28g/mol+2xmol×32g/mol+3xmol×44g/mol=20g，
解得：x=$\frac{20}{224}$mol，
所以標準狀況下，混合氣體的體積為（$\frac{20}{224}$mol+2×$\frac{20}{224}$mol+3×$\frac{20}{224}$mol）×22.4L/mol=12L，
故答案為：12．

點評 本題考查了物質的量的計算，題目難度中等，明確物質的量與摩爾質量、氣體摩爾體積、物質的量濃度等之間的關系為解答關鍵，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析能力及化學計算能力．