内容正文:
聚焦阿伏加德罗常数
名师导语 阿伏加德罗常数的正误判断是全国各地历年高考的高频题型,试题设计的相关选项中有较多的知识隐藏,命题时主要结合气体摩尔体积、物质的组成结构、氧化还原反应及电离、水解等基本概念和理论,考查根据多种化学计量间的相互转化及其计算等。
[示例] (2023·辽宁卷)我国古代四大发明之一黑火药的爆炸反应为:S+2KNO3+3C===K2S+N2↑+3CO2↑。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.11.2 L CO2含π键数目为NA
B.每生成2.8 g N2转移电子数目为NA
C.0.1 mol KNO3晶体中含离子数目为0.2NA
D.1 L 0.1 mol·L-1 K2S溶液中含S2-数目为0.1NA
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解答阿伏加德罗常数类题目的思维流程
(一)通过结构特点考查微粒数目
1.NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.12 g NaHSO4中含有0.2NA个阳离子
B.11.2 L乙烷和丙烯的混合气体中所含碳氢键数为3NA
C.8 g CH4含有中子数为3NA
D.0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后,HI分子总数为0.2NA
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( )
A.常温下,45 g CH3CH(OH)COOH(乳酸)和CH3COOH(醋酸)的混合物中含有的原子数为6NA
B.等物质的量的甲基(—CH3)与氢氧根(OH-)所含电子数相等
C.14.4 g 28SiN4中含质子的数目为7NA
D.1.2 g NaHSO4和MgSO4的固体混合物含阳离子数目0.01NA
3.(2024·徐州期初调研)阿伏加德罗常数值为NA,下列说法中正确的是( )
A.一定条件下3.2 g SO2与足量O2反应转移电子数为0.1NA
B.2.9 g异丁烷和正丁烷混合物含有C—H键数目为0.5NA
C.50 mL 12 mol/L 浓盐酸与足量MnO2共热转移电子数0.3NA
D.标准状况下,3.36 L 三氯甲烷中含有氯原子0.45NA
记“组成”,明“结构”,突破陷阱
(1)熟记特殊物质中所含微粒(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目,如Ne、D2O、18O2、O3、P4、H37Cl、—OH、OH-等。
(2)明确特殊物质的结构,如Na2O2 是由Na+和O 构成的,而不是Na+和O2-;NaCl 为离子化合物,NaCl 中没有分子等。
(3)记住最简式相同的物质,如NO2 和N2O4、乙烯和丙烯(质量相同的乙烯和丙烯所含的原子数、电子数均相等)等。
(4)明确物质中所含化学键的数目,如1 mol SiO2 中含Si—O 键的数目为4NA(设NA 为阿伏加德罗常数的值),1个H2O2、1个CnH2n+2中化学键的数目分别为3、3n+1。
(5)记住摩尔质量相同的物质,如N2、CO、C2H4 等。
(二)结合氧化还原反应考查转移电子
4.NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.2 g H2分别与足量的Cl2和N2充分反应后转移的电子数均为2NA
B.一定条件下,2.3 g Na与O2完全反应生成3.6 g产物时失去的电子数为0.1NA
C.用浓盐酸分别和KMnO4、KClO3反应制备1 mol氯气,转移的电子数均为2NA
D.2H2S+SO2===3S↓+2H2O反应中,每生成1 mol氧化产物时转移电子数为NA
5.NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是( )
A.0.1 mol Fe和0.1 mol Cu分别与0.1 mol Cl2完全反应,转移电子数均为0.2NA
B.分别用Na2O2与CO2反应和KMnO4分解,制得1 mol O2,转移的电子数均为4NA
C.标准状况下,锌与某浓度的H2SO4反应生成11.2 L气体,反应中转移的电子数为6.02×1023
D.在2CuH+2HCl===CuCl2+Cu+2H2↑反应中,每生成22.4 L(标况)H2,反应转移的电子为1.5NA
理解“反应”,抓准“价态”,突破陷阱
(1)同一种物质在不同反应中做氧化剂、还原剂的判断
如Cl2 和Fe、Cu 等反应,Cl2 只做氧化剂,而Cl2 和NaOH 反应,Cl2 既做氧化剂,又做还原剂;Na2O2 与CO2 或H2O 反应,Na2O2 既做氧化剂,又做还原剂,而Na2O2 与SO2 反应,Na2O2 只做氧化剂。
(2)量不同,在生成物中的化合价可能不同
如Fe 和HNO3 反应,Fe 不足,生成Fe3+;Fe 过量,生成Fe2+。
(3)氧化剂或还原剂不同,在生成物中的化合价可能不同
如Cu 和Cl2 反应生成CuCl2,而Cu 和S 反应生成Cu2S。
(三)通过隐含过程的可逆性考查粒子数目
6.(2024·常州期初调研)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.24 g乙烯和丙烯的混合气体中p—p σ键数目为2NA
B.1 L 1 mol/L 氯化铵溶液中NH和H+数目之和为NA
C.2 mol NO与1 mol O2在密闭容器中充分反应后的分子数为2NA
D.标准状况下,11.2 L CH4与22.4 L Cl2反应后分子总数为1.5NA
7.(2023·浙江6月选考改编)NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.1.7 g H2O2中含有氧原子数为0.2NA
B.向1 L 0.1 mol/L CH3COOH溶液通氨气至中性,铵根离子数为0.1NA
C.标准状况下,11.2 L Cl2通入水中,溶液中氯离子数为0.5NA
D.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-a kJ·mol-1,每当有1 mol O2反应完全,该过程会释放a kJ的能量
记“隐含”,析“变化”,突破陷阱
(1)隐含“可逆反应”
2SO2+O22SO3,2NO2N2O4,
N2+3H22NH3,Cl2+H2OHCl+HClO。
(2)隐含“浓度的变化”
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
(3)隐含“存在反应”
在混合气体NO和O2中会发生反应:2NO+O2===2NO2。
(4)隐含“钝化”
常温下,铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸发生“钝化”。
(四)以题干物质或反应为题源的NA类综合判断
8.常温常压下,电化学还原制氨气的总反应方程式:2N2+6H2O4NH3+3O2,设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.9 g水中含有的未成键电子对为2NA
B.每产生34 g NH3,N2失去的电子数为6NA
C.1 mol·L-1氨水中,含有的NH3·H2O分子数少于NA
D.消耗11.2 L N2(已折算为标况)时,产生的O2分子数为0.75NA
9.已知2F2+2H2O===4HF+O2,用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.0.1 mol O2中共用电子对数目为0.1NA
B.2 L 0.2 mol·L-1 HF溶液中F-数目为0.4NA
C.2.24 L F2中氟原子数目约为0.2NA
D.该反应中每消耗3.6 g H2O时转移的电子数目为0.4NA
“九防”巧避阿伏加德罗常数正误判断的陷阱
示例
错因分析
1.常温常压下,22.4 L氯气与足量的镁粉充分反应,转移的电子数为2NA
非标准状况
2.在pH=13的NaOH溶液中OH-的数目约为0.1×6.02×1023
溶液的体积未知
3.密闭容器中2 mol SO2与1 mol O2充分反应,产物的分子数为2NA
可逆反应,反应物不可能消耗完
4.含2 mol硫酸的浓硫酸与足量铜共热,转移的电子数为2NA
浓度变化,导致反应停止
5.2 L 1 mol·L-1 FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为2NA
盐的水解、弱电解质的电离是可逆的
总结
一防“标准状况非气体”,二防“只有浓度缺体积”,
三防“溶剂粒子被忽视”,四防“胶体微粒、聚合物”,
五防“阴阳离子能水解”,六防“弱电解质部分电离”,
七防“可逆反应未到底”,八防“浓度变化、反应停止(或反应改变)”,九防“特殊物质特殊结构”。
聚焦阿伏加德罗常数
一、 题型示例
[示例] C [A.1个CO2分子含有2个π键,题中没有说是标况条件下,气体摩尔体积未知,无法计算π键个数,A项错误;B.2.8 g N2的物质的量n== mol=0.1 mol,生成1 mol N2转移的电子数为12NA,则生成0.1 mol N2转移的电子数为1.2NA,B项错误;C.0.1 mol KNO3晶体含有离子为0.1 mol K+、0.1 mol NO,故含有离子数目为0.2NA,C项正确;D.因为S2-水解使溶液中S2-的数目小于0.1NA,D项错误。]
培优专练
1.C [A.NaHSO4由钠离子和硫酸氢根离子构成,其中的阳离子只有钠离子,12 g NaHSO4的物质的量为0.1 mol,因此,其中只含有0.1NA个阳离子,A说法不正确;B.没有指明气体的温度和压强,无法确定11.2 L乙烷和丙烯的混合气体的物质的量是多少,因此,无法确定其中所含碳氢键的数目,B说法不正确; C.1个CH4分子中有6个中子,8 g CH4的物质的量为0.5 mol,因此,8 g CH4含有的中子数为3NA,C说法正确;D.H2和I2发生反应生成HI,该反应是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,因此,0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后,HI分子总数小于0.2NA,D说法不正确。]
2.B [A.CH3CH(OH)COOH和CH3COOH的最简式都是CH2O,45 g CH3CH(OH)COOH(乳酸)和CH3COOH(醋酸)的混合物中含有的原子数为×4×NA=6NA,故A正确;B.—CH3中含9个电子,OH-中含10个电子,故等物质的量的甲基和氢氧根所含电子数不相等,故B错误;C.14.4 g 28SiN4中含质子的数目为×70×NA=7NA,故C正确;D.NaHSO4、MgSO4的摩尔质量都是120 g·mol-1,1.2 g固体混合物含阳离子数目0.01NA故D正确。]
3.B [A.二氧化硫与氧气的反应是可逆反应,3.2 g SO2的物质的量为=0.05 mol,与足量O2反应转移电子少于0.05 mol×2=0.1 mol,A错误;B.2.9 g正丁烷和异丁烷的混合物的物质的量为=0.05 mol,而正丁烷和异丁烷中含有的C—H键均为10条,故0.05 mol 混合物中含有的C—H键为0.5NA条,B正确;C.二氧化锰只能与浓盐酸反应,和稀盐酸不反应,即盐酸不能反应完全,故无法计算转移的电子数,C错误;D.标况下三氯甲烷为液态,故不能根据体积来计算其物质的量,D错误。]
4.B [A项,H2和N2的反应属于可逆反应,2 g H2无法完全反应,转移的电子数少于2NA,错误;B项,2.3 g Na与氧气反应时,无论生成Na2O还是Na2O2,Na的化合价均是从0价升高到+1价,Na失去电子1×2.3/23 mol=0.1 mol,数目为0.1NA,正确;C项,浓盐酸和KClO3反应制备氯气,氯气既是氧化产物又是还原产物,生成1 mol氯气转移 mol电子,错误;D项,在该反应中,H2S作为还原剂失去电子,SO2作为氧化剂得到电子,氧化产物和还原产物均为S,但生成的S中作为氧化产物的S和还原产物的S的物质的量之比为2∶1,所以生成1 mol氧化产物转移的电子数为2NA,错误。]
5.B [A项,0.1 mol Fe与0.1 mol Cl2反应,Cl2不足,0.1 mol Cu与0.1 mol Cl2恰好完全反应,转移的电子数均为0.2NA,正确;B项,Na2O2和KMnO4制得1 mol O2转移的电子数分别是2NA和4NA,错误;C项,标准状况下,锌与某浓度的H2SO4反应不论生成SO2还是H2,每生成1 mol都转移2 mol电子,正确;D项,在2CuH+2HCl===CuCl2+Cu+2H2↑反应中,反应生成2 mol H2共转移3 mol电子,正确。]
6.D [A.24 g乙烯和丙烯的混合气体中不确定具体乙烯、丙烯的质量,不能计算含有p—pσ键数目,A项错误;B.1 L 1 mol/L 氯化铵溶液中氯离子为1 mol,根据电荷守恒可知,c(NH)+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),则NH和H+物质的量大于1 mol,数目之和大于NA,B项错误; C.反应体系中存在的反应为2NO+O2===2NO2产生的NO2为2 mol。但NO2存在平衡2NO2N2O4,充分反应后体系中分子数目小于2NA,C项错误;D.标况下由n==得反应前CH4和Cl2分别为0.5 mol 和1 mol,发生的反应为CH4+Cl2CH3Cl+HCl、CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl、CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl和 CHCl3+Cl2CCl4+HCl,四个反应均是反应前后分子数不变的反应,所以光照后分子总数为1.5NA,D项正确。]
7.D [A.1.7 g H2O2的物质的量为=0.05 mol,则含有氧原子数为0.1NA,A不正确;B.向1 L 0.1 mol/L CH3COOH溶液通氨气至中性,溶液中存在电荷守恒关系:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(NH)+c(H+),中性溶液c(OH-)=c(H+),则c(CH3COO-)=c(NH),再根据物料守恒:n(CH3COO-)+n(CH3COOH)=0.1 mol,得出铵根离子数小于0.1NA,B不正确;C.标准状况下,11.2 L Cl2的物质的量为0.5 mol,通入水中后只有一部分Cl2与水反应生成H+、Cl-和HClO,所以溶液中氯离子数小于0.5NA,C不正确;D.每当有1 mol O2反应完全,该过程会释放a kJ的能量,故D正确。]
8.D [A.一个H2O分子中有两对未成键电子对,9 g H2O的物质的量为=0.5 mol,含有的未成键电子对为NA,故A错误;B.该反应中N2中N元素化合价由0价下降到-3价,34 g NH3的物质的量为=2 mol,每产生34 g NH3,N2得到6 mol电子,数目为6NA,故B错误;C.氨水的体积未知,无法计算NH3·H2O的分子数,故C错误;D.11.2 L N2的物质的量为0.5 mol,由方程式可知,消耗0.5 mol N2,产生的0.75 mol O2,数目为0.75NA,故D正确。]
9.D [A.O2中两个氧原子间共用了2对电子,共用电子对数目为0.2NA,A错误;B.HF只能部分电离出H+、F-,2 L 0.2 mol·L-1 HF溶液中F-数目小于0.4NA,B错误;C.没有指明温度、压强,无法计算,C错误;D.3.6 g水的物质的量为0.2 mol,由方程式可得每消耗2 mol H2O转移4 mol电子,D正确。]
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