内容正文:
素养发展2 模型认知——阿伏加德罗常数及计算
[对应学生用书P30]
1.物质的组成与结构
[典例1] 设NA为阿伏加德罗常数的值。判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)标准状况下,0.2 mol D2O与HF的混合物中电子数目为2NA ( )
√ 解析:每个D2O、HF分子都有10个电子,标准状况下,0.2 mol D2O与HF的混合物中电子数为2NA,正确。
(2)(2022·浙江6月选考卷)8 g CH4含有中子数为3NA ( )
√ 解析:每个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,正确。
(3)1 mol [Cu(NH3)4]2+的配位键数目为2NA ( )
× 解析:1 mol [Cu(NH3)4]2+的配位键数目为4NA,错误。
(4)(2022·浙江6月选考卷)12 g NaHSO4中含有0.2NA个阳离子 ( )
× 解析:NaHSO4晶体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,错误。
(5)(2022·浙江1月选考卷)32 g甲醇的分子中含有C—H的数目为4NA ( )
× 解析:每分子甲醇中含3个C—H,故32 g甲醇的分子中含有C—H的数目为3NA,错误。
(6)31 g P4(分子结构)中的共价键数目为1.5NA ( )
√ 解析:根据白磷的分子结构可知1个白磷分子中含有6个共价键,31 g P4的物质的量为0.25 mol,共价键数目为1.5NA,正确。
(7)1 mol [Al(OH)4]-中含有的共用电子对数为4NA ( )
× 解析:1个[Al(OH)4]-中含有7个普通共价键和1个配位键,所以1 mol [Al(OH)4]-中含有的共用电子对数为8NA,错误。
(8)18.9 g三肽C6H11N3O4(相对分子质量:189)中的肽键数目为0.2NA ( )
√ 解析:每个该三肽分子中含有2个肽键,18.9 g该三肽的物质的量为0.1 mol,含有肽键数目为0.2NA,正确。
(9)(2023·全国甲卷)0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA ( )
√ 解析:每个异丁烷分子中含10个C—H和3个C—C,即每个分子中含13个共价键,则0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA,正确。
(10)(2023·浙江6月选考卷)4.4 g C2H4O中含有σ键数目最多为0.7NA ( )
√ 解析:若C2H4O为乙醛,1个C2H4O中含有6个σ键和1个π键,若C2H4O为环氧乙烷,1个C2H4O中含有7个σ键,4.4 g C2H4O的物质的量为0.1 mol,则含有σ键数目最多为0.7NA,正确。
NA问题中的“物质组成与结构”
(1)特殊物质中所含粒子(分子、原子、离子、质子、中子、电子)的数目:
①单原子分子,如稀有气体(如He、Ne、Ar等);
②双原子分子,如Cl2、N2、O2、H2、Br2、I2等;
③多原子分子,如D2O、O3、P4(白磷)、CH4、CO2等。
(2)最简式相同的物质,如O2和O3、NO2和N2O4、乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)等,等质量时含有原子数目相等。
(3)注意胶体粒子的构成,如0.1 mol FeCl3水解得到Fe(OH)3胶体粒子数小于0.1NA。
2.“Vm=22.4 L/mol”的准确使用
[典例2] (高考题组编)NA为阿伏加德罗常数的值。判断下列说法正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)11.2 L NO与11.2 L O2混合后的分子数目为NA ( × )
(2)常温常压下,1.4 g乙烯与丙烯混合气体含有的原子数为0.3NA ( √ )
(3)标准状况下,2.24 L C2H5OH所含氢原子数为0.6NA ( × )
(4)标准状况下,22.4 L SO3中含有SO3分子数为NA ( × )
(5)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 ( √ )
(6)标准状况下,22.4 L HF含有NA个HF分子 ( × )
NA问题中“Vm=22.4 L/mol”的准确使用
3.氧化还原反应中电子的转移
[典例3] (高考题组编)NA为阿伏加德罗常数的值。判断下列说法正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)3 mol NO2与H2O完全反应时转移的电子数为4NA ( × )
(2)足量的浓盐酸与8.7 g MnO2反应,转移电子的数目为0.4NA ( × )
(3)标准状况下,2.24 L CO2与足量的Na2O2充分反应,转移电子总数为0.2NA ( × )
(4)向100 mL 0.10 mol/L FeCl3溶液中加入足量Cu粉充分反应,转移电子数目为0.01NA ( √ )
(5)用电解粗铜的方法精炼铜,当电路中通过的电子数为NA时,阳极应有32 g Cu转化为Cu2+ ( × )
NA问题中转移电子的数目——“三步法”解题
4.可逆反应的特点及应用
[典例4] (高考题组编)NA为阿伏加德罗常数的值。判断下列说法正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)1 L pH=4的0.1 mol/L K2Cr2O7溶液中Cr2O离子数为0.1NA ( × )
(2)2 mol NO与1 mol O2在密闭容器中充分反应后的分子数为2NA ( × )
(3)1 mol 碘蒸气和1 mol 氢气在密闭容器中充分反应,生成碘化氢分子数小于2NA ( √ )
(4)0.1 mol CH3COOH与足量CH3CH2OH充分反应生成的CH3COOCH2CH3分子数目为0.1NA ( × )
NA问题中“可逆反应”及应用
(1)可逆反应的特点:不能正向进行到底,反应物不能全部转化为产物。在确定产物分子数目时要考虑可逆反应进行的程度,但确定反应后某种原子的数目时,可不必考虑可逆反应,直接依据原子守恒分析。
(2)常考的可逆反应有:2NO2N2O4、Cl2+H2OHCl+HClO、H2+I2(g)2HI、N2+3H22NH3、2SO2+O22SO3、羧酸+醇酯+水等。
5.电解质的电离与盐类的水解
[典例5] (高考题组编)NA为阿伏加德罗常数的值。请判断下列说法正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)2.0 L 1.0 mol/L AlCl3溶液中,Al3+的数目为2.0NA ( × )
(2)0.1 mol/L HClO4溶液中含有的H+数为0.1NA ( × )
(3)1.0 L 0.5 mol/L CH3COOH溶液中含有H+的数目为0.5NA ( × )
(4)25 ℃时,1 L pH为12的Ba(OH)2溶液中含有OH-数目为0.01NA ( √ )
NA问题中电解质的电离与盐类的水解
6.物质结构中原子的成键及分析
[典例6] (高考题组编)NA为阿伏加德罗常数的值。判断下列说法正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)30 g C2H6含有σ键的数目为6NA ( × )
(2)1 mol CHCl3含有C—Cl的数目为3NA ( √ )
(3)0.5 mol XeF4中氙的价层电子对数为3NA ( √ )
(4)23 g CH3CH2OH中sp3杂化的原子数为NA ( × )
(5)1 mol [Cu(H2O)4]2+中配位键的个数为4NA ( √ )
NA问题中物质结构中原子的成键及分析
(1)分子(或离子)中σ键总数=单键数+双键数+三键数+配位键数。
(2)中心原子的价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数。
(3)分子(或离子)中只形成单键的C、N、O大都采取sp3杂化,双键和苯环上的碳原子采取sp2杂化,三键碳原子采取sp杂化。
1.NA为阿伏加德罗常数的值。关于实验室制乙炔反应CaC2+2H2O―→Ca(OH)2+CH≡CH↑,下列说法不正确的是 ( )
A.1 mol H2O与1 mol OH-所含电子数均为10NA
B.26 g乙炔分子中含有的σ键数目为3NA
C.1 mol CaC2和1 mol Ca(OH)2中含有的阴离子数目相同
D.常温下,1 L pH=12的Ca(OH)2溶液中含有的阴离子数目为0.01NA
C 解析:1个H2O分子和1个OH-均含有10个电子,故1 mol H2O与1 mol OH-所含电子数均为10NA,A正确;乙炔的结构式为H—C≡C—H,1个乙炔分子含有3个σ键,26 g乙炔为1 mol,故含有的σ键数目为3NA,B正确;CaC2由Ca2+和C构成,Ca(OH)2由Ca2+和OH-构成,故1 mol CaC2和1 mol Ca(OH)2中含有的阴离子数目之比为1∶2,C错误;常温下,1 L pH=12的Ca(OH)2溶液中含有阴离子数目为10-2 mol/L×1 L×NA mol-1=0.01NA,D正确。
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.6 g DO(重水)含中子数为3NA
B.标准状况下,2.24 L一氯甲烷中含sp3s型σ键数为0.4NA
C.1 L 0.1 mol/L H2SO3溶液含HSO和SO总数为0.1NA
D.2.4 g镁粉在干冰制作的灯笼中完全燃烧时转移电子数为0.1NA
A 解析:1个重水分子中的中子数为10,则6 g重水中含有的中子数为 ×10×NA mol-1=3NA,A正确;1个一氯甲烷分子中含有3个sp3s型σ键,则标准状况下22.4 L 一氯甲烷含有的sp3s型σ键数目为 ×3×NA mol-1=0.3NA,B错误;由元素守恒可知,1 L 0.1 mol/L H2SO3溶液含HSO、SO和H2SO3的总数为0.1NA,C错误,镁在二氧化碳中燃烧生成氧化镁和碳,则2.4 g镁完全燃烧时转移电子数为 ×2×NA mol-1=0.2NA,D错误。
3.(2024·浙江慈溪中学适应考)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.1.8 g 18O中含有的中子数为NA
B.28 g C2H4分子中含有的σ键数目为4NA
C.标准状况下,22.4 L HCl气体中H+数目为NA
D.pH=12的Na2CO3溶液中OH-数目为0.01NA
A 解析:1个18O中含有10个中子,1.8 g 18O的物质的量为=0.1 mol,故1.8 g 18O中含有中子的物质的量为1 mol,中子数为NA,A正确;乙烯分子的结构式为,1个乙烯分子中含有5个σ键, 28 g C2H4的物质的量为1 mol,所以28 g C2H4分子中含有的σ键数目为5NA,B错误;HCl是共价化合物,分子中不存在H+,C错误;没有给出Na2CO3溶液的体积,无法计算pH=12的Na2CO3溶液中OH-的数目,D错误。
4.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 K2S溶液中含S2-数目为0.1NA
C 解析:未指明11.2 L CO2所处的温度和压强,无法计算,A错误;每生成1 mol N2,该反应转移的电子为12 mol,2.8 g N2为0.1 mol,故转移的电子数目为1.2NA,B错误;KNO3由K+、NO组成,0.1 mol KNO3晶体中含离子数目为0.2NA,C正确;1 L 0.1 mol/L K2S溶液中含0.1 mol K2S,由于S2-水解,故溶液中S2-的数目小于0.1NA,D错误。
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