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考点07 突破NA
一、以物质的量为核心的转换与计算
1.已知物质的质量求物质所含的粒子数目
此类题型可采用以下解题思路求解物质所含的目标粒子数目:
可应用N=
·NA来计算。
(1)若物质为纯净物,可先求物质的量,然后求解目标粒子数目。
(2)若物质为混合物,先求混合物中各物质的最简式,若最简式相同,可先求最简式的物质的量,然后求解目标粒子数目。若最简式不同,可先计算两物质的摩尔质量是否相同,当摩尔质量相同时,可先求两物质的总物质的量,然后求解目标粒子的数目。
如:14 g乙烯与丙烯中所含的碳原子数为NA;22 g CO2 和N2O 混合物中所含的原子数为1.5NA;常考查的还有O2和O3,NO2和N2O4等。
2.已知物质(气体)的体积求所含的粒子数目
主要应用N=
·NA来计算,解答此类题应注意:
(1)气体体积是否在标准状况下测得
当题干中设置“常温常压”、“室温”等条件时,无法用标准状况下的气体摩尔体积求解粒子数目。
(2)标准状况下物质的聚集状态
当题干中所给物质在标准状况下为非气态物质时,无法用标准状况下的气体摩尔体积求解粒子数目。如:水、苯、汽油、四氯化碳、乙醇、甲醇、CH2Cl2、CHCl3、SO3、HF等在标准状况下均不为气态。
3.溶液中所含的粒子数目的计算
此类题的解题思路如下:
此类题的“陷阱”有以下几种:
(1)“已知浓度缺体积”及“已知体积缺浓度”:以上两种情况均无法求解溶液中所含目标粒子的数目;
如25 ℃ 时,pH=13的NaOH溶液中所含OH−的数目为 0.1NA:因为缺少溶液的体积无法计算OH−的数目,故此说法错误。
(2)电离:当溶质为弱电解质时,其在溶液中部分电离,溶液中所含的分子数及电离出的离子数目均无法直接求解;
如1 L 1 mol·L−1的氨水中有NA个
:一水合氨为弱电解质,不能全部电离,故氨水中所含
的数目小于NA,错误。
(3)水解:当电解质在溶液中发生水解时,溶液中发生水解的离子数目无法直接求解;
如将0.1 mol FeCl3配成1 L溶液,所得溶液含有0.1NA个Fe3+:Fe3+部分水解导致所配溶液中的Fe3+减少,从而使溶液中的Fe3+数目小于0.1NA,错误。
(4)溶剂:当溶剂中也含有所求的粒子时,往往习惯性地只考虑溶质中所含粒子,而忽视了溶剂中所含粒子导致出错。
如50 g质量分数为46%的乙醇水溶液中,含氢原子数目为3NA:由于陷入思维定式,忽视溶剂水中也含有氢原子而出错。
二、以物质的结构为依据求共价键(或碳环)数目
解此类题目要依据物质的结构先计算结构单元的共价键(或碳环)数,然后再求解目标共价键(或碳环)数目。其解题思路如下:
掌握常考物质所含共价键数目:
几种常考物质
CH4
(C—H)
Si
(Si—Si)
SiO2
(Si—O)
金刚石
(C—C)
每摩尔微粒所含共价键数目(NA)
4
2
4
2
三、反应程度对粒子数目计算的影响
1.可逆反应类型
因为可逆反应进行不完全,当没给出转化率时,不能求出准确的目标粒子数目。
如某密闭容器盛有0.1 mol N2和0.3 mol H2,在一定条件下充分反应,转移的电子数目为0.6NA:该反应为可逆反应,进行程度不确定,无法准确求解转移的电子数目,故错误。
2.溶液浓度变化使反应停止的类型
因为酸的浓度变化使反应停止,难以求出准确的目标粒子数目。
如80 mL 12 mol·L−1的浓盐酸与足量MnO2反应,生成Cl2的分子数目为0.24NA:随着反应进行,浓盐酸变为稀盐酸,反应停止,无法准确求解生成的Cl2的分子数目,错误。
3.物质组成不能确定的类型
当某些物质混合或反应进行一段时间后,产物的种类变化或物质的量不定,难以求出准确的目标粒子数目。
如标准状况下,5.6 L NO和5.6 L O2混合后的分子总数为0.5NA:两种气体混合后生成NO2,若不考虑NO2部分转化为N2O4,气体的体积为8.4 L,物质的量为0.375 mol,事实上,混合气体中存在可逆反应2NO2N2O4,故无法准确求解分子数目,错误。
四、氧化还原反应中电子转移数目的计算
解答此类题应掌握氧化还原反应的实质和得失电子守恒规律。
掌握常考反应中转移的电子数:
反应
物质
转移电子数(NA)
Na2O2+CO2
(或H2O)
1 mol Na2O2
1
1 mol O2
2
Cl2+NaOH(H2O)
1 mol Cl2
1
Cl2+Fe
1 mol Cl2
2
Cu+S
1 mol Cu
1
+I−(+H+)
1 mol I2
NH4NO3→N2
1 mol N2
3.75
如1 mol Fe与足量的稀HNO3反应,转移 2NA个电子:铁与