Question

15．（1）现有m g某气体，它是三原子分子，其摩尔质量为M g•mol^-1．若阿伏加德罗常数用N_A表示，该气体所含原子总数为$\frac{3m}{M}$N_A个，该气体在标准状况下的体积为$\frac{22.4m}{M}$L．
（2）在标准状况下，由CO和CO₂组成的混合气体为67.2L，质量为120g，此混合物中CO和CO₂物质的量之比是1：3，CO的质量是21g，混合气体的平均摩尔质量是40g/mol．
（3）若40g密度为ρ g•cm^-3的硝酸钙溶液里含2g Ca²⁺，则NO₃^-的物质的量浓度是2.5ρ mol/L．
（4）将标准状况下的VL氨气溶于100g水中，得到的氨水密度为ag/cm³，则该溶液的物质的量浓度为$\frac{1000aV}{17V+2240}$mol/L．
（5）标准状况下，现有①6.72L CH₄　②3.01×10²³个HCl分子　③13.6g H₂S　④0.2mol NH₃，对这四种气体的关系有以下四种表述：其中正确的是acd
a．体积：②＞③＞①＞④b．物质的量：②＞③＞④＞①
c．质量：②＞③＞①＞④d．氢原子个数：①＞③＞④＞②
（6）按体积比为1：2：3所组成的N₂、O₂、CO₂，混合气体20g在标准状况下体积为12L．

Answer 1

分析 （1）根据n=$\frac{m}{M}$计算出该气体的物质的量，再计算出含有原子的物质的量，然后根据N=nN_A计算出含有原子数；根据V=nVm计算出该气体在标准状况下的体积；
（2）根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算混合气体的总的物质的量，设CO的物质的量为x，CO₂的物质的量为y，根据质量之和与物质的量之和列式计算CO和CO₂的物质的量，进而计算二者物质的量之比，根据m=nM计算CO的质量，根据M=$\frac{{m}_{总}}{{n}_{总}}$计算平均摩尔质量；
（3）根据n=$\frac{m}{M}$计算 Ca²⁺的物质的量，溶液中n（NO₃^-）=2n（ Ca²⁺），根据V=$\frac{m}{ρ}$计算溶液体积，再根据c=$\frac{n}{V}$计算NO₃^-的物质的量浓度；
（4）根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算出氨气的物质的量，然后根据m=nM计算出氨气的质量，从而可知溶液质量，然后根据V=$\frac{m}{ρ}$计算出水的溶液体积，最后根据c=$\frac{n}{V}$计算出该溶液的浓度；
（5）a．相同条件下体积之比等于物质的量之比；
b．根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算6.72LCH₄的物质的量，根据n=$\frac{N}{{N}_{A}}$计算HCl的物质的量，根据n=$\frac{m}{M}$计算13.6gH₂S的物质的量；
c．根据m=nM计算甲烷、HCl、氨气的质量；
d．根据各分子含有的H原子数目，计算各物质含有的H原子物质的量；
（6）体积之比等于物质的量之比，令氮气的物质的量为xmol，则氧气为2xmol，二氧化碳为3xmol，根据混合气体的质量，求算x的值，再根据V=nVm计算混合气体标准状况下体积．

解答 解：（1）该气体的物质的量为：n=$\frac{mg}{Mg/mol}$=$\frac{m}{M}$mol，该气体分子中含有3个原子，则含有原子的物质的量为$\frac{m}{M}$mol×3=$\frac{3m}{M}$mol，含有原子数为：N=nN_A=$\frac{3m}{M}$×N_A=$\frac{3m}{M}$N_A；标准状况下该气体的体积为：22.4L/mol×$\frac{m}{M}$mol=$\frac{22.4m}{M}$L，
故答案为：$\frac{3m}{M}$N_A；$\frac{22.4m}{M}$；
（2）标准状况下，混合气体的物质的量为：$\frac{67.2L}{22.4L/mol}$=3mol，
设CO的物质的量为x，CO₂的物质的量为y，则：
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=3}\\{28x+44y=120}\end{array}\right.$，
解得：x=0.75mol，y=2.25mol，
此混合物中CO和CO₂物质的量之比=0.75mol：2.25mol=1：3；
CO的质量为：m（CO）=0.75mol×28g/mol=21g；
混合气体的平均摩尔质量M=$\frac{120g}{3mol}$=40g/mol，
故答案为：1：3；21g；40g/mol；
（3）2g Ca²⁺的物质的量为：$\frac{2g}{40g/mol}$=0.05mol，溶液中n（NO₃^-）=2n（ Ca²⁺）=0.05mol×2=0.1mol，溶液体积为：$\frac{40g}{1000ρg/L}$=$\frac{2}{50ρ}$L，NO₃^-的物质的量浓度为：$\frac{0.1mol}{\frac{2}{50ρ}L}$=2.5ρ mol/L，
故答案为：2.5ρ mol/L；
（4）标准状况下VL氨气的物质的量为：$\frac{VL}{22.4L/mol}$=$\frac{V}{22.4}$mol，氨气的质量为：17g/mol×$\frac{V}{22.4}$mol=$\frac{17V}{22.4}$g，所得溶液的质量为：$\frac{17V}{22.4}$g+100g，所得溶液的体积为：$\frac{\frac{17V}{22.4}g+100g}{1000ag/L}$=$\frac{17V+2240}{22400a}$L，该溶液的物质的量浓度为：$\frac{\frac{V}{22.4}mol}{\frac{17V+2240}{22400}L}$=$\frac{1000aV}{17V+2240}$mol/L，
故答案为：$\frac{1000aV}{17V+2240}$mol/L；
（5）①6.72L CH₄的物质的量为：$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol，②3.01×10²³ 个HCl分子的物质的量为：$\frac{3.01×1{0}^{23}}{6.02×1{0}^{23}mo{l}^{-1}}$=0.5mol，③13.6g H₂S的物质的量为$\frac{13.6g}{34g/mol}$=0.4mol，④0.2mol NH₃，
a．根据V=nV_m知，相同条件下体积之比等于物质的量之比，故体积④＜①＜③＜②，故正确；
b．由上述计算可知，物质的量为④＜①＜③＜②，故错误；
c．甲烷质量为0.3mol×16g/mol=4.8g，HCl的质量为0.5mol×36.5g/mol=33.25g，氨气的质量为0.2mol×17g/mol=3.4g，故质量④＜①＜③＜②，故正确；
d．甲烷中n（H）=0.3mol×4=1.2mol，HCl中n（H）=0.5mol，硫化氢中n（H）=0.4mol×2=0.8mol，氨气中n（H）=0.2mol×3=0.6mol，故H原子数目②＜④＜③＜①，故正确；
故答案为：acd；
（6）体积之比等于物质的量之比，令氮气的物质的量为xmol，则氧气为2xmol，二氧化碳为3xmol，所以：xmol×28g/mol+2xmol×32g/mol+3xmol×44g/mol=20g，
解得：x=$\frac{20}{224}$mol，
所以标准状况下，混合气体的体积为（$\frac{20}{224}$mol+2×$\frac{20}{224}$mol+3×$\frac{20}{224}$mol）×22.4L/mol=12L，
故答案为：12．

点评 本题考查了物质的量的计算，题目难度中等，明确物质的量与摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等之间的关系为解答关键，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析能力及化学计算能力．