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微专题2 阿伏加德罗常数的应用
专题一 基本概念
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1.(2024·广东卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
( )
A.26 g H—C≡C—H中含有σ键的数目为3NA
B.1 L 1 mol·L-1 NH4NO3溶液中含的数目为NA
C.1 mol CO和H2的混合气体中含有的分子数目为3NA
D.Na与H2O反应生成11.2 L H2,转移电子数目为NA
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26 g C2H2的物质的量为1 mol,一个C2H2分子中含有3个σ键,故26 g C2H2中含有σ键的数目为3NA,A项正确;N在水溶液中发生水解,1 L 1 mol·L-1 NH4NO3溶液中含N的数目小于NA,B项错误;CO和H2均由分子构成,1 mol CO和H2的混合气体中含有的分子数目为NA,C项错误;Na与H2O反应生成11.2 L H2,由于未给出气体所处的状态,无法求出生成气体的物质的量,也无法得出转移电子数目,D项错误。
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2.(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-1 K2CO3溶液中C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
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44 g(即1 mol)CO2中σ键的数目为2NA,A项正确;KO2由K+和构成,1 mol KO2晶体中离子的数目为2NA,B项错误;C在水溶液中会发生水解C+H2O HC+OH-,故1 L 1 mol·L-1 K2CO3溶液中C的数目小于NA,C项错误;该反应中部分氧元素化合价由-0.5价升至0价,部分氧元素化合价由-0.5价降至-2价,则4 mol KO2参加反应转移3 mol电子,每转移1 mol电子生成O2的数目为NA,D项错误。
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3.(2024·黑吉辽卷)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-1 Na2SO3溶液中,S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
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标准状况下SO2为气体,11.2 L SO2为0.5 mol,其含有1.5 mol原子,原子数为1.5NA,A项错误;S为弱酸阴离子,其在水中易发生水解,因此,100 mL 0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液中S数目小于0.01NA,B项错误;反应①的方程式为SO2+2H2S===3S↓+2H2O,反应中每生成3 mol S消耗2 mol H2S,3.4 g H2S为0.1 mol,故可以生成0.15 mol S,生成的硫原子数目为0.15NA,C项错误;反应②
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的离子方程式为3S+6OH-===S+2S2-+3H2O,反应的还原产物为S2-,每生成2 mol S2-共转移4 mol电子,因此,每生成1 mol S2-转移2 mol电子,数目为2NA,D项正确。
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4.(2024·安徽卷) 地球上的生物氮循环涉及多种含氮物质,转化关系之一如图所示(X、Y均为氮氧化物),羟胺(NH2OH)以中间产物的形式参与循环。常温常压下,羟胺易潮解,水溶液呈碱性,与盐酸反应的产物盐酸羟胺([NH3OH]Cl)广泛用于药品、香料等的合成。
已知25 ℃时,Ka(HNO2)=7.2×10-4,Kb(NH3·H2O)=1.8×10-5,Kb(NH2OH)=8.7×10-9。
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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,2.24 L X和Y的混合气体中氧原子数为0.1NA
B.1 L 0.1 mol·L-1 NaNO2溶液中Na+和数均为0.1NA
C.3.3 g NH2OH完全转化为时,转移的电子数为0.6NA
D.2.8 g N2中含有的价电子总数为0.6NA
在亚硝酸盐还原酶的作用下转化为X,X在X还原酶的作用下转化为Y,X、Y均为氮氧化物,即X为NO,Y为N2O。标准状况
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下,2.24 L NO和N2O的混合气体的物质的量为0.1 mol,氧原子数为0.1NA,A项正确;HNO2为弱酸,因此能够水解为HNO2,1 L 0.1 mol·L-1 NaNO2溶液中数目小于0.1NA,B项错误;NH2OH完全转化为N时,N元素的化合价由-1价升高为+3价,3.3 g NH2OH的物质的量为0.1 mol,转移的电子数为0.4NA,C项错误;2.8 g N2的物质的量为0.1 mol,N原子的价电子数等于最外层电子数为5,2.8 g N2含有的价电子总数为NA,D项错误。
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1.高考常涉及的关于NA的命题角度总结
考查方向 涉及问题
物质状态 在标准状况下为非气态物质。如H2O、HF、苯、己烷、CHCl3、CCl4、酒精、SO3、辛烷等
物质结构 一定物质的量的物质中含有的微粒(分子、原子、电子、质子等)数,如Na2O2;或一些物质中的化学键数目,如CH4、P4等
氧化还
原反应 电子转移(得失)数目和方向,如Na2O2、NO2、Cl2与H2O反应;电解AgNO3溶液;Cu与S反应;Fe失去电子数(可能是2e-,也可能是3e-)
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电离、
水解 弱电解质的电离,可水解的盐中的离子数目多少的判断。如1 L 1 mol·L-1 Na2CO3溶液中C数目小于NA,因为C会部分水解
隐含的
可逆反应 常见的可逆反应(如2NO2 N2O4)、弱电解质的电离平衡等
摩尔质量 特殊物质的摩尔质量,如D2O、18O2、H37Cl
单质的
组成 单质的组成除常见的双原子分子(如H2、Cl2、N2)外还有单原子分子(稀有气体,如He、Ne等)、三原子分子,如O3,甚至有四原子分子,如P4
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2.正确判断有关阿伏加德罗常数正误的“三大步骤”
第一步:查看物质的状态及所处状况——正确运用气体摩尔体积的前提。
(1)当物质是气体时,应查看所给条件是不是标准状况(见体积想条件)。
(2)当条件是标准状况时,应查看所给物质在标准状况下是不是气体(见物质想状态)。
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第二步:分析题干所给物理量与物质的量的关系——正确进行换算的前提。
(1)已知某种物质的质量或物质的量时,则这些数据不受外界条件的限制。
(2)已知数据是体积时,要关注外界条件是不是标准状况、这种物质是不是气体。
(3)已知数据是物质的量浓度或pH时,要关注考题是否给出了溶液的体积。
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第三步:准确把握物质的微观结构和物质变化过程中微粒数目的变化——正确判断微粒数目的前提。
(1)清楚物质结构中相关微粒之间的数目关系。
(2)熟悉物质变化过程中微粒数目的变化关系。
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1.(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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CO2的结构式为O==C==O,1个CO2分子中含有2个π键,但没有指明CO2所处状况,其物质的量无法计算,所含π键数目也无法计算,
A项错误;每生成1 mol N2转移电子数为12NA,则每生成2.8 g(0.1 mol)N2转移电子数为1.2NA,B项错误;0.1 mol KNO3晶体中含有0.1 mol K+和0.1 mol N,所含离子数目为0.2NA,C项正确;S2-会发生水解,所以1 L 0.1 mol·L-1 K2S溶液中S2-数目小于0.1NA,D项错误。
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2.(2024·河北联考)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
( )
A.24 g金刚石中C—C数目为2NA
B.100 g质量分数为17%的H2O2水溶液中极性键数目为NA
C.1 mol·L-1稀硫酸中含有H+的数目为2NA
D.18 g重水 (D2O)中含有的质子数为9NA
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24 g金刚石中碳原子的物质的量为=2 mol,每个碳原子可以参与形成4个C—C,每个C—C由两个碳原子形成,则24 g金刚石中C—C数目为4NA,A项错误;17 g H2O2中极性键数目为NA,但溶剂水中还含有极性键,100 g质量分数为17%的H2O2水溶液中极性键数目大于NA,B项错误;缺少溶液体积,无法计算1 mol·L-1 稀硫酸中含有H+的数目,C项错误;18 g D2O中含有的质子数为×10×NA=9NA,D项正确。
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3.NA表示阿伏加德罗常数,关于硫代硫酸钠和稀硫酸的反应,下列说法中错误的是( )
A.1 mol硫代硫酸钠固体中阴、阳离子总数为3NA
B.100 mL pH=2 H2SO4溶液中H+数目为0.002NA
C.32 g S6和S8的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
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4.(2024·长春质检)已知反应:CH3COOH+CH3CH2OH
CH3COOCH2CH3+H2O,设NA为阿伏加德罗常数的值,下列有关说法正确的是( )
A.标准状况下,2.24 L乙酸含有的σ键数目为0.8NA
B.向足量乙醇中加入2.3 g金属钠,转移电子数为0.1NA
C.1 mol乙醇与等量乙酸充分发生上述反应,生成乙酸乙酯分子的数目为NA
D.0.1 mol醋酸钠溶于稀醋酸中使溶液呈中性,混合溶液中CH3COO-数目小于0.1NA
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标准状况下,乙酸不是气体,不能依据气体摩尔体积确定其物质的量,因此无法确定σ键数目,A项错误;钠在反应中转变为钠离子,1 mol Na完全反应转移1 mol电子,2.3 g金属钠即0.1 mol,转移电子数为0.1NA,B项正确;该反应为可逆反应,乙醇不能完全反应,因此生成乙酸乙酯分子的数目小于NA,C项错误;0.1 mol醋酸钠溶于稀醋酸中使溶液呈中性,此时c(OH-)=c(H+),根据电荷守恒c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),可得c(CH3COO-)=c(Na+),则溶液中CH3COO-数目等于钠离子数目,等于0.1NA,D项错误。
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本部分内容讲解结束
把握高考微点,实现素能提升,完成专题微练2
Na2S2O3中阳离子为Na+、阴离子为S2,1 mol Na2S2O3中含2 mol Na+和1 mol S2,1 mol硫代硫酸钠固体中阴、阳离子总物质的量为3 mol,总数为3NA,A项正确;100 mL pH=2 H2SO4溶液中n(H+)=0.01 mol·L-1×0.1 L=0.001 mol,H+数目为0.001NA,B项错误;32 g S6和S8混合物中n(S)==1 mol,含硫原子数目为NA,C项正确;硫代硫酸钠与稀硫酸的反应为Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O,反应中生成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项正确。
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