内容正文:
第三讲 守正出新的阿伏加德罗常数(思维建模课)
阿伏加德罗常数(NA)是近几年高考中的经典题型,试题通过阿伏加德罗常数将基本概念、基本原理、物质结构、元素化合物的知识与化学计量联系起来。近几年高考命题在坚守对这一经典题型持续考查之外,在命题形式、知识嫁接方面给予了创新改进,结合题干情境或给定具体反应进行考查已成为热点命题方向。
一、NA常规考查的三个角度
角度(一) 通过结构特点考查微粒数目
[例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的数目为3NA
C.8 g CH4含有的中子数为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
听课记录:
|思维建模|记“组成”,明“结构”
(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)根据分子结构确定σ、π键数目,如N2,HCHO,CO2。
[对点训练]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)31 g P4(分子结构:)中的共价键数目为1.5NA ( )
(2)18.9 g三肽C6H11N3O4(相对分子质量:189)中的肽键数目为0.2NA ( )
(3)18 g O含有的中子数为10NA ( )
(4)1 mol N2中,σ键的数目为3NA ( )
(5)32 g环状S8()分子中含有的S—S键数为NA ( )
(6)常温常压下,1 mol分子式为C2H6O的有机物中,含有C—O σ键的数目为NA ( )
(7)30 g甲醛中所含π键数目为NA ( )
(8)56 g丁烯中所含sp2杂化的碳原子数目为2NA ( )
角度(二) 结合氧化还原反应考查转移电子
[例2] NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.3.9 g Na2O2与足量水反应,转移电子数目为0.1NA
B.1.2 g Mg在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2,转移电子数目为0.1NA
C.工业合成氨,每生成标准状况下22.4 L NH3,转移电子数目为2NA
D.足量的浓盐酸与8.7 g MnO2反应,转移电子数目为0.4NA
听课记录:
|思维建模|理解“反应”,抓准“价态”
(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。
[对点训练]
2.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)惰性电极电解CuSO4溶液,当阳极有0.5 mol气体生成时,转移的电子数为NA ( )
(2)1 mol K2Cr2O7被还原为Cr3+,转移的电子数为6NA ( )
(3)0.3 mol NO2与足量水充分反应,转移电子数目为0.3NA ( )
(4)H2O2分解制得标准状况下1.12 L O2,转移的电子数为0.2NA ( )
(5)5.6 g铁粉与稀硝酸反应失去的电子数一定为0.3NA ( )
(6)1 mol Na2O2与足量CO2充分反应,转移的电子数为2NA ( )
角度(三) 通过隐含过程的可逆性考查粒子数目
[例3] NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.标准状况下,33.6 mL氯气通入足量水中发生反应,转移电子数为1.5×10-3NA
B.1 mol N2与3 mol H2充分反应后,生成0.5 mol NH3,转移1.5NA个电子
C.常温常压下,0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中含有HC的数目一定小于0.5NA
D.含19.6 g H2SO4的浓硫酸与足量铜反应,生成SO2的分子数为0.1NA
听课记录:
|思维建模|记“隐含”,析“变化”
(1)隐含可逆反应
①反应为可逆反应,反应物不能完全转化,如:
I2+H22HI、2SO2+O22SO3、N2+3H22NH3。
②有些物质常温常压下就以聚合分子形式存在。比如2NO2N2O4。
(2)隐含浓度变化
有些反应浓度不一样,反应就不一样。如铜与硝酸的反应、铜与浓硫酸的反应、二氧化锰与浓盐酸的反应。
[对点训练]
3.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)50 mL 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA ( )
(2)60 g乙酸在浓H2SO4作用下与足量乙醇共热,充分反应生成乙酸乙酯的分子数为1NA ( )
(3)常温下,56 g铁片投入足量浓H2SO4中生成NA个SO2分子 ( )
(4)常温下,将64 g Cu投入一定量的浓HNO3中,生成NO2的分子数为2NA ( )
(5)1 mol·L-1 HCl溶液中,HCl分子的数目为NA ( )
(6)1 L 1.0 mol·L-1的盐酸含有阴离子总数为NA ( )
(7)2 L 0.5 mol·L-1硫酸溶液中含有的氧原子数为4NA ( )
二、NA创新命题的四种考法
考法(一) 以无机物为情境载体考查
1.(2024·贵州卷)二氧化氯(ClO2)可用于自来水消毒。实验室用草酸(H2C2O4)和KClO3制取ClO2的反应为H2C2O4+2KClO3+H2SO42ClO2↑+2CO2↑+K2SO4+2H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A.0.1 mol O中含有的中子数为1.2NA
B.每生成67.5 g ClO2,转移电子数为2.0NA
C.0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液中含有的H+数目为0.2NA
D.标准状况下,22.4 L CO2中含σ键数目为2.0NA
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+2CO22K2CO3+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
考法(二) 以有机物为情境载体考查
3.[双选]葡萄酒中含有CH3CH2OH、CH3COOH、SO2、H2O等多种成分,设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液的pH为1
B.100 g 46%的CH3CH2OH溶液中,含H—O键数为7NA
C.1 mol SO2与1 mol O2完全反应转移的电子数为4NA
D.标准状况下,22.4 L H2O中含氧原子数大于NA
4.(2025年1月·八省联考内蒙古卷)CO2能与H2反应生成一系列高附加值的化学品,其碳元素转化关系如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
A.反应①每生成1 mol CH4,消耗H2分子数目为4NA
B.标准状况下,2.24 L HCHO中含中子数目为1.6NA
C.反应③每生成3.2 g CH3OH,转移电子数目为0.4NA
D.100 mL 1 mol·L-1HCOOH溶液中含H原子数目为0.2NA
5.(2025·河北衡水一模)蔬菜和水果中富含维生素C,维生素C具有还原性,在酸性溶液中可以被Fe3+等氧化剂氧化为脱氢维生素C(已知:阿伏加德罗常数的值为NA)。下列有关说法错误的是 ( )
A.脱氢维生素C中,键角①<键角②
B.维生素C分子中含有2个手性碳原子
C.1 mol维生素C中含σ键数目为18NA
D.维生素C与Fe3+发生氧化还原反应时,1 mol维生素C被氧化转移的电子数为2NA
考法(三) 借助催化反应机理考查
6.(2025·江西赣州模拟)一种光催化重整聚乳酸生成丙酮酸的过程如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是 ( )
A.1 mol乳酸分子中含有s⁃sp3σ键数目为6NA
B.1 mol乳酸比1 mol丙酮酸多2NA质子
C.生成1 mol丙酮酸,需要消耗2NA h+
D.1 mol丙酮酸与足量Na2CO3溶液反应,生成CO2分子数为0.5NA
7.(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。
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混合气体中氧原子数为0.1NA
B.1 L 0.1 mol·L-1NaNO2溶液中Na+和N数均为0.1NA
C.3.3 g NH2OH完全转化为N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
考法(四) 借助结构进行考查
8.(2024·江西卷)我国学者把游离态氮固定在碳上(示踪反应如下),制得的[NCN]2-离子可用于合成核酸的结构单元。阿伏加德罗常数的值为NA,下列说法正确的是 ( )
15N2+C(石墨)+2LiH
Li2[15NC15N]+H2
A.22.4 L15N2含有的中子数为16NA
B.12 g C(石墨)中sp2杂化轨道含有的电子数为6NA
C.1 mol [NCN]2-中含有的π键数为4NA
D.生成1 mol H2时,总反应转移的电子数为6NA
9.(2024·福建卷)我国科学家预测了稳定的氮单质分子N8(结构如图)。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 ( )
A.1.0 mol N8的σ键电子数为16NA
B.1.0 mol N8的(价层)孤电子对数为7NA
C.1.0 mol N8的sp2杂化N原子数为6NA
D.112.0 g N8完全分解,产生的N2分子数为4NA
10.[双选]设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.10 g立方氮化硼晶体所含原子数目为NA
B.1 L pH=1的H2SO4与(NH4)2SO4混合溶液中,H+数目为0.1NA
C.含4 mol Si—O的SiO2晶体中Si原子数目为NA
D.标准状况下,22.4 L NO2的分子数目为NA
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