内容正文:
第三讲 守正出新的阿伏加德罗常数(综合应用课)
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化学基本概念、基本原理、物质结构、元素化合物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,结合有机和结构进行考查已成为高考的新趋势。
真题集训——悟多彩考法
1.下列有关说法正确的是 ( )
A.(2024·江苏卷)碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnOOH,反应中每生成1 mol MnOOH,转移电子数为2×6.02×1023
B.(2023·江苏卷)金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)+2H2S(g)CS2(g)+4H2(g),反应中每消耗1 mol H2S,转移电子的数目约为2×6.02×1023
C.(2022·江苏卷)用尿素水解生成的NH3催化还原NO,是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为4NH3(g)+O2(g)+4NO(g)4N2(g)+6H2O(g),上述反应中消耗1 mol NH3,转移电子的数目为2×6.02×1023
D.(2021·江苏卷改编)通过下列方法可分别获得H2和O2:①通过电解获得NiOOH和H2(如图);②在90 ℃将NiOOH与H2O反应生成Ni(OH)2并获得O2。电解过程中转移4 mol电子,理论上可获得标准状况下的O2 22.4 L
2.(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
3.(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N的数目为NA
C.1 mol CO和H2的混合气体含有的分子数目为3NA
D.Na与H2O反应生成11.2 L H2,转移电子数目为NA
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。
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
题点“守正”——命题聚焦“三角度”
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
听课随笔:
|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
听课随笔:
|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
听课随笔:
|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:
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2NO2N2O4,2HF(HF)2。
(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 ( )
形式“创新”——置入具体情境考应用
类型(一) 以无机物为情境载体的NA综合判断
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+3CK2S+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
2.(2025·南京十三中适应性考试)氢化钠可用作野外生氢剂:NaH+H2OH2↑+NaOH。NA为阿伏加德罗常数的值,若生成4.0 g NaOH,下列叙述正确的是 ( )
A.转移的电子数为0.1NA
B.消耗的H2O分子中含有孤电子对数为0.1NA
C.生成氢气的体积为2.24 L
D.该反应为熵减过程
3.由铬铁矿(FeCr2O4)制备金属铬的流程如图所示:
FeCr2O4Na2CrO4Na2Cr2O7Cr2O3Cr
已知:酸性条件下可发生反应2Cr+2H+Cr2+H2O。
设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
A.反应①中,若有0.4 mol FeCr2O4完全反应,则消耗O2的数目为0.7NA
B.1 L 0.5 mol·L-1 Na2CrO4溶液(调pH=3)中Cr的数目为0.5NA
C.反应③中,氧化产物为CO与Na2CO3,若有0.2 mol C完全反应,反应过程中转移电子的数目为0.3NA
D.反应④中,当生成0.1 mol Cr单质时,反应过程中转移电子的数目为0.6NA
类型(二) 以有机物为情境载体的NA综合判断
4.甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体。旧法合成的反应:
(CH3)2CO+HCN(CH3)2C(OH)CN
(CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4CH2C(CH3)COOCH3+NH4HSO4
新法合成的反应:CH3C≡CH+CO+CH3OHCH2C(CH3)COOCH3
下列说法错误的是(阿伏加德罗常数的值为NA) ( )
A.HCN的电子式为H︰C ……N︰
B.新法没有副产物产生,原子利用率高
C.1 L 0.05 mol·L-1的NH4HSO4溶液中的微粒数小于0.05NA
D.Pd的作用是降低反应的活化能,使活化分子数目增多,百分数不变
5.(2025·盐城一模)高效率和高选择性地将 CO2转化为CH4,是 CO2资源化利用的途径之一,我国科研工作者开发了一种空腔串联反应器,为电催化还原CO2提供了一种可行的转化方案,其原理如图所示,设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 ( )
A.22 g CO2通入足量NaOH溶液得到的溶液中含有C粒子数为0.5NA
B.1 mol CH4中所含中子数为10NA
C.途径2生成标准状况下22.4 L CH4,反应转移电子数为8NA
D.若途径1所得产物物质的量之比为1∶1,则形成共价键数目为 6NA
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