[题目]某气体化合物是氮的氧化物,其中含氮的-|||-质量分数 '(N)=30.5% ; 某一容器中充有该氮氧化-|||-物是4.107g,其体积为0.500L,压力为202.65KPa,-|||-温度为0.试℃求:(1)在标准状况下,该气体的密度-|||-(2)该氧化物的相对分子质量Mr和化学式

题目解答
答案

解析
考查要点:本题综合考查气体密度、摩尔质量的计算及化学式的确定,涉及理想气体状态方程的应用、质量分数与分子式的推导。
解题核心思路:
- 标准状况密度计算:利用压强与体积的反比关系(同温下),将已知条件下的气体体积换算到标准状况,直接求密度。
- 相对分子质量计算:通过密度与摩尔质量的关系($M = \rho \cdot V_m$)求解。
- 化学式确定:根据质量分数计算元素的原子个数比,结合相对分子质量确定化学式。
破题关键点:
- 标准状况条件(0℃,101KPa)与题目中气体状态的关系。
- 质量分数转化为原子个数时需注意单位换算。
(1) 标准状况下气体的密度
步骤1:确定标准状况下的体积
已知在0℃、202.65KPa时气体体积为0.500L。根据同温下压强与体积成反比:
$\frac{P_1}{P_2} = \frac{V_2}{V_1} \implies V_2 = V_1 \cdot \frac{P_1}{P_2} = 0.500 \, \text{L} \cdot \frac{202.65}{101.325} \approx 1.000 \, \text{L}.$
步骤2:计算密度
标准状况下,气体质量为4.107g,体积为1.000L,故密度为:
$\text{密度} = \frac{\text{质量}}{\text{体积}} = \frac{4.107 \, \text{g}}{1.000 \, \text{L}} = 4.107 \, \text{g/L}.$
(2) 相对分子质量及化学式
步骤1:计算摩尔质量
标准状况下,1mol气体体积为22.4L,故摩尔质量为:
$M = \text{密度} \cdot V_m = 4.107 \, \text{g/L} \cdot 22.4 \, \text{L/mol} \approx 92 \, \text{g/mol}.$
步骤2:确定氮原子数
氮的质量分数为30.5%,则氮的质量为:
$92 \cdot 30.5\% \approx 28.148 \, \text{g}.$
氮原子数为:
$\frac{28.148}{14} \approx 2.$
步骤3:确定氧原子数
剩余质量为氧的质量:
$92 - 14 \cdot 2 = 64 \, \text{g}.$
氧原子数为:
$\frac{64}{16} = 4.$
步骤4:写出化学式
氮原子与氧原子个数比为2:4,即1:2,故化学式为$\text{N}_2\text{O}_4$。