内容正文:
选择题突破二 化学计量及其应用
考点1 阿伏加德罗常数的正误判断
[对应学生用书P7]
1.①“Vm=22.4 L/mol”的适用条件
(1)使用“Vm=22.4 L/mol”计算的两个前提条件
(2)常考的标准状况下非气体物质
2.②物质的结构
(1)一定质量含某核素的物质中原子数、分子数、质子数、中子数、电子数等,如1.8 g重水(D2O)中所含质子数,H2O、D2O及T2O的中子数等。
(2)一定质量的有机基团中含有的原子数、质子数、电子数等,如—CH3、—OH等。
(3)物质结构中的共价键及原子成键特点
①重要物质中的共价键数目:1 mol 白磷(P4,分子结构为)含P—P数目为6NA;1 mol金刚石含有2NA个C—C;1 mol SiO2中含有4NA个Si—O等。
②某些特殊物质中原子成键情况,如芳香族化合物的苯环中不含碳碳双键。
③依据键线式确定有机物中的共价键数目时,要防止忽略C—H。
④单键都是σ键,双键含1个σ键和1个π键,三键含1个σ键和2个π键,配位键属于σ键,故物质中σ键总数=单键数+双键数+三键数+配位键数。
⑤依据价层电子对数判断中心原子的杂化方式(sp、sp2或sp3),结合有机物中碳原子连接原子(或原子团)判断手性碳原子的数目。
3.③氧化还原反应中电子的转移
4.④物质变化过程的可逆性
(1)教材中重要的可逆反应
2SO2+O22SO3;2NO2⥫⥬N2O4;N2+3H22NH3;Cl2+H2O⥫⥬H++Cl-+HClO;H2+I2⥫⥬2HI;NH3+H2O⥫⥬NH3·H2O⥫⥬NH+OH-等。
(2)判断生成分子的数目、反应中转移电子的数目等,要考虑可逆反应不能进行到底。
5.⑤电解质溶液中粒子的数目
教考衔接 ①
NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
A.(2023·全国甲卷)标准状况下,2.24 L SO3中电子的数目为4.00NA
B.(2023·辽宁卷)11.2 L CO2含π键数目为NA
C.(2022·全国甲卷)25 ℃、101 kPa下,28 L氢气中质子的数目为2.5NA
D.(2024·安徽卷)标准状况下,2.24 L X(NO)和Y(N2O)混合气体中氧原子数为0.1NA
教考衔接 ②
NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
A.(2022·辽宁卷)28 g C2H4分子中含有的σ键数目为4NA
B.(2024·安徽卷)2.8 g N2中含有的价电子总数为0.6NA
C.(2023·广东卷)1 mol NH4Cl含有的共价键数目为5NA
D.(2023·全国甲卷)0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA
教考衔接 ③
NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述不正确的是( )
A.(2023·海南卷)2.4 g镁条在空气中充分燃烧,转移的电子数目为0.2NA
B.(2020·浙江1月选考卷)Cr2O+ne-+14H+===2Cr3++7H2O,则每生成1 mol Cr3+转移电子数为3NA
C.(2024·安徽卷)3.3 g NH2OH完全转化为NO时,转移的电子数为0.6NA
D.(2022·河北卷)1.2 g Mg在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2,转移电子个数为0.1NA
教考衔接 ④
NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
A.(2023·海南卷)标准状况下,2.24 L SO2与1.12 L O2充分反应,生成的SO3分子数目为0.1NA
B.(2021·湖南卷)2 mol NO与1 mol O2在密闭容器中充分反应后的分子数为2NA
C.(2021·湖南卷)11.2 L CH4和22.4 L Cl2(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为1.5NA
D.(2022·浙江6月选考卷)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
教考衔接⑤
(1)NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
A.(2023·海南卷)1.7 g NH3完全溶于1 L H2O所得溶液,NH3·H2O粒子数目为0.1NA
B.(2023·全国甲卷)1.0 L 1.0 mol/L的Na2CO3溶液中CO的数目为1.0NA
C.(2022·辽宁卷)pH=12的Na2CO3溶液中OH-数目为0.01NA
D.(2022·湖南卷)1 L 0.05 mol/L的NH4HSO4溶液中NH的粒子数小于0.05NA
(2)NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
A.(2023·海南卷)5.6 g铁粉与0.1 L 1 mol/L的HCl的溶液充分反应,产生的气体分子数目为0.1NA
B.(2024·安徽卷)1 L 0.1 mol/L NaNO2溶液中Na+和NO数均为0.1NA
C.(2023·浙江6月选考卷,改编)向1 L 0.1 mol/L CH3COOH溶液通氨气至中性,铵根离子数小于0.1NA
D.(2023·广东卷)体积为1 L的1 mol/L NaHCO3溶液中,HCO数目为NA
教考衔接 参考答案
教考衔接①
D 解析:标准状况下SO3不是气体,不能利用气体摩尔体积计算2.24 L SO3的物质的量及所含电子数,A错误;题目未指明11.2 L CO2是否处于标准状况下,不能计算其物质的量及所含π键数目,B错误;25 ℃、101 kPa下不是标准状况,不能利用气体摩尔体积计算28 L氢气的物质的量及所含质子数,C错误;标准状况下,2.24 L NO和N2O混合气体物质的量为0.1 mol,氧原子数为0.1NA,D正确。
教考衔接②
D 解析:单键都是σ键,双键含1个σ键和1个π键,1个C2H4分子含有5个σ键,28 g C2H4为1 mol,含有的σ键数目为5NA,A错误;2.8 g N2物质的量为0.1 mol,价电子总数为NA,B错误;NH4Cl由NH和Cl-构成,则1 mol NH4Cl含有共价键数目为4NA,C错误;异丁烷的结构简式为CH3CH(CH3)2,1个分子含有10个C—H和3个C—C,则0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA,D正确。
教考衔接③
C 解析:镁条在空气中充分燃烧,Mg元素由0价升高到+2价,1 mol Mg失去2 mol电子,2.4 g Mg为0.1 mol,则充分燃烧,转移的电子数目为0.2NA,A正确;Cr元素由+6价降低到+3价,故生成1 mol Cr3+转移电子数为3NA,B正确;NH2OH完全转化为NO时,N的化合价由-1升高到+3,3.3 g NH2OH物质的量为0.1 mol,转移的电子数为0.4NA,C错误;MgO和Mg3N2中Mg元素均显+2价,因此反应消耗1 mol Mg转移2 mol电子,1.2 g Mg为0.05 mol,在空气中燃烧,转移电子个数为0.1NA,D正确。
教考衔接④
C 解析:标准状况下,2.24 L SO2与1.12 L O2分别为0.1 mol和0.05 mol,二者反应生成SO3的反应是可逆反应,故生成的SO3分子数目小于0.1NA,A错误;2 mol NO与1 mol O2在密闭容器中充分反应生成2 mol NO2,由于存在平衡:2NO2⥫⥬N2O4,故反应后分子数小于2NA,B错误;H2和I2生成HI的反应是可逆反应,0.1 mol H2和0.1 mol I2充分反应生成的HI小于0.2 mol,则HI分子总数小于0.2NA,D错误。
教考衔接⑤
(1)D 解析:1.7 g NH3为0.1 mol,完全溶于1 L H2O,所得溶液中含氮粒子有NH3、NH3·H2O和NH,则NH3·H2O粒子数目小于0.1NA,A错误;1.0 L 1.0 mol/L的Na2CO3溶液中含1.0 mol Na2CO3,由于CO发生水解反应,故CO的数目小于1.0NA,B错误;题目未指明pH=12的Na2CO3溶液的体积,不能确定OH-数目,C错误;1 L 0.05 mol/L的NH4HSO4溶液中含0.05 mol NH4HSO4,由于NH发生水解反应,故NH的粒子数小于0.05NA,D正确。
(2)C 解析:5.6 g铁粉与0.1 L 1 mol/L的HCl的溶液充分反应,HCl不足量,则产生的气体分子数目为0.05NA,A错误;HNO2为弱酸,NO能够水解为HNO2,1 L 0.1 mol/L NaNO2溶液中NO数目小于0.1NA,B错误;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),再根据元素守恒可得:n(CH3COO-)+n(CH3COOH)=0.1 mol,故铵根离子数小于0.1NA,C正确;体积为1 L的1 mol/L NaHCO3溶液中含1 mol NaHCO3,由于HCO发生电离和水解反应,故HCO数目小于NA,D错误。
[对应学生用书P8]
命题角度1 基于物质的组成及结构考查阿伏加德罗常数
[例1] (2023·福建卷)我国新一代载人飞船使用的绿色推进剂硝酸羟胺 [NH3OH]+[NO3]-在催化剂作用下可完全分解为N2、H2O和O2。NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.0.1 mol [NH3OH]+含有的质子数为1.5NA
B.48 g固态硝酸羟胺含有的离子数为0.5NA
C.0.5 mol硝酸羟胺含有的N—O σ键数为2NA
D.硝酸羟胺分解产生11.2 L N2(已折算为标准状况)的同时,生成O2分子数为NA
解答本题的思路分析如下:
C 解析:1个[NH3OH]+含有19个质子,则0.1 mol [NH3OH]+含有的质子数为1.9NA,A错误;固态硝酸羟胺由[NH3OH]+、[NO3]-构成,48 g硝酸羟胺为0.5 mol,则含有的离子数为NA,B错误;[NH3OH]+中含1个N—O σ键,[NO3]-中含3个N—O σ键,则0.5 mol硝酸羟胺含有N—O σ键的数目为2NA,C正确;硝酸羟胺分解反应为[NH3OH]+[NO3]-===N2↑+2H2O+O2↑,生成1 mol N2同时生成1 mol O2,故产生11.2 L N2(已折算为标准状况)的同时,生成O2分子数为0.5NA,D错误。
练1 (2024·湖南长沙一模)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.0.1 mol Na2O2固体与足量的H2O充分反应,转移0.2NA个电子
B.1 mol [Cu(NH3)4]2+中含有σ键的数目约为16NA
C.1 L 0.1 mol/L K2Cr2O7酸性溶液中所含Cr2O的数目为0.1NA
D.0.05 mol/L的BaCl2溶液中含有Cl-的数目为0.1NA
B 解析:Na2O2固体与H2O反应时,Na2O2发生歧化反应,-1价O元素变成0价和-2价氧,则0.1 mol Na2O2反应转移0.1NA个电子,A错误;在[Cu(NH3)4]2+中,每个NH3分子中含有3个σ键,N原子与Cu2+各形成1个配位键,配位键也属于σ键,则1个[Cu(NH3)4]2+中含有16个σ键,故1 mol[Cu(NH3)4]2+含有σ键的数目约为16NA,B正确;K2Cr2O7酸性溶液中,发生反应Cr2O+H2O⥫⥬2CrO+2H+,则1 L 0.1 mol/L K2Cr2O7酸性溶液中所含Cr2O的数目小于0.1NA,C错误;题目未指明0.05 mol/L的BaCl2溶液的体积,无法求出含有Cl-的数目,D错误。
命题角度2 基于物质的反应及变化考查阿伏加德罗常数
[例2] (2024·吉林卷)硫及其化合物部分转化关系如图。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.标准状况下,11.2 L SO2中原子总数为0.5NA
B.100 mL 0.1 mol/L Na2SO3溶液中,SO数目为0.01NA
C.反应①每消耗3.4 g H2S,生成物中硫原子数目为0.1NA
D.反应②每生成1 mol还原产物,转移电子数目为2NA
D 解析:二氧化硫在标准状况下为气体,11.2 L二氧化硫为0.5 mol,其原子总数为1.5NA,A错误;亚硫酸根离子在溶液中会水解,故亚硫酸根离子数目小于0.01NA,B错误;反应①为2H2S+SO2===3S+2H2O,则3.4 g(0.1 mol)硫化氢反应生成的硫原子数目为0.15NA,C错误;反应②为3S+6OH-===2S2-+SO+3H2O,每3 mol S发生反应转移4 mol电子,其中2 mol S被还原,则每生成1 mol还原产物S2-,转移2 mol电子,D正确。
练2 (2024·辽宁沈阳一模)NA表示阿伏加德罗常数,关于硫代硫酸钠和稀硫酸的反应(Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O),下列说法错误的是( )
A.1 mol硫代硫酸钠固体中阴、阳离子总数为3NA
B.100 mL pH=2的H2SO4溶液中H+数目为0.002NA
C.32 g S6和S8混合物中硫原子数目为NA
D.标准状况下,生成22.4 L SO2时,理论上转移的电子数为2NA
B 解析:Na2S2O3由Na+、S2O构成,则1 mol硫代硫酸钠固体中阴、阳离子总数为3NA,A正确;100 mL pH=2的H2SO4溶液中n(H+)=0.01 mol/L×0.1 L=0.001 mol,则H+数目为0.001NA,B错误;32 g S6和S8混合物中n(S)==1 mol,则含硫原子数目为NA,C正确;据反应可知,生成1 mol SO2转移2 mol电子,标准状况下22.4 L SO2的物质的量为1 mol,则理论上转移电子数为2NA,D正确。
解答阿伏加德罗常数及应用类题的方法
[对应学生用书P9]
1.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.常温下,1 L pH=9的CH3COONa溶液中,由水电离出的OH-数目为10-9NA
B.2.0 g重水(D2O)中所含质子数、中子数各为NA
C.标准状况下,22.4 L HF中H+数目为NA
D.0.1 mol N2和0.3 mol H2于密闭容器中充分反应后,NH3分子数为0.2NA
B 解析:CH3COONa溶液促进水的电离,由水电离出的OH-数目为10-5NA,A错误;1个重水(D2O)分子中含有10个质子和10个中子,2.0 g重水(D2O)为0.1 mol,故质子数、中子数各为NA,B正确;标准状况下,HF不是气体,不能用气体摩尔体积进行计算,C错误;合成氨是可逆反应,不能进行完全,故生成的NH3分子数小于0.2NA,D错误。
2.乙炔水化法、乙烯氧化法是工业上制备乙醛的两个重要方法,反应原理分别为HC≡CH+H2OCH3CHO、2H2C===CH2+O22CH3CHO。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列叙述不正确的是( )
A.乙烯氧化法中,生成0.1 mol乙醛时,转移的电子数约为2NA
B.C2H4的电子式为
C.根据价层电子对互斥模型,18 g水的中心原子含有孤电子对数为2NA
D.标准状况下,11.2 L C2H2中含有π键的数目约为NA
A 解析:乙烯氧化法中,O元素由0价变为+2价,电子转移关系为O2~2CH3CHO~4e-,生成0.1 mol乙醛时转移0.2 mol电子,则转移的电子数约为0.2NA,A错误;C2H4是含有碳碳双键的共价化合物,其电子式为,B正确;H2O分子中中心O原子价层电子对数为2+=4,含有2个孤电子对,则18 g水(1 mol)的中心原子含有2 mol孤电子对,其数目为2NA,C正确;1分子乙炔中含有2个π键,标准状况下11.2 L C2H2为0.5 mol,含有π键为1 mol,故含有π键数目约为NA,D正确。
3.(2024·河北唐山一模)NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.标准状况下,11.2 L氯仿含有氯原子1.5NA
B.31 g白磷中共价键数目为3NA
C.0.1 mol/L K2Cr2O7酸性溶液中含0.1NA的Cr2O
D.4.4 g C2H4O中含有σ键最多为0.7NA
D 解析:标准状况下氯仿是液态,无法计算11.2 L氯仿含有氯原子数目,A错误;1个白磷分子中含有6个P—P,31 g白磷为0.25 mol,故含有共价键数目为0.25 mol×6×NAmol-1=1.5NA,B错误;题目未指明0.1 mol/L K2Cr2O7酸性溶液的体积,无法计算含Cr2O的数目,C错误;C2H4O可能是醛CH3CHO,也可能是CH2===CHOH或环氧乙烷,若为环氧乙烷,含有σ键最多(含7个σ键),4.4 g C2H4O为0.1 mol,则含有σ键数为0.7NA,D正确。
4.(2024·甘肃兰州诊断)磷烷(PH3)是集成电路、太阳能电池等电子工业生产的原材料。工业上制备PH3的反应原理为P4(s)+3NaOH(aq)+3H2O(l)===PH3(g)+3NaH2PO2(aq)。NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.常温下pH=13的NaOH溶液中水电离出的c(OH-)=0.1 mol/L
B.0.1 mol/L的NaH2PO2溶液中H2PO的数目小于0.1NA
C.3.1 g白磷中共价键的数目为0.6NA
D.每转移3个电子,生成 g磷烷
D 解析:常温下pH=13的NaOH溶液中,由NaOH电离产生的c(OH-)=0.1 mol/L,则由水电离出的c(OH-)=10-13 mol/L,A错误;题目未指明0.1 mol/L NaH2PO2溶液的体积,无法求出H2PO的数目,B错误;白磷的分子结构为,1个白磷分子含有6条共价键,3.1 g白磷为0.025 mol,则含有共价键的数目为0.15NA,C错误;由化学方程式可建立如下关系式:PH3~3e-,则每转移3 mol e-,生成1 mol PH3(质量为34 g),故每转移3个电子,生成 g磷烷,D正确。
5.(2024·河北卷)超氧化钾(KO2)可用作潜水或宇航装置的CO2吸收剂和供氧剂,反应为4KO2+2CO2===2K2CO3+3O2,NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.44 g CO2中σ键的数目为2NA
B.1 mol KO2晶体中离子的数目为3NA
C.1 L 1 mol/L K2CO3溶液中CO的数目为NA
D.该反应中每转移1 mol电子生成O2的数目为1.5NA
A 解析:CO2的结构式为O===C===O,44 g(1 mol)CO2中σ键的数目为2NA,A正确;KO2晶体中含有的离子为K+、O,故1 mol KO2晶体中离子数目为2NA,B错误;该溶液中K2CO3的物质的量为1 mol,由于CO在溶液中发生水解反应,故溶液中CO的数目小于NA,C错误;根据题给反应可知,KO2产生O2 时,O的化合价由-升高为0,故存在关系式O2~e-,则转移1 mol电子时,生成1 mol O2,即生成O2的数目为NA,D错误。
学科网(北京)股份有限公司
$$