内容正文:
第二章 物质的量
热点强化3 阿伏加德罗常数
及其应用
优化探究
大单元一 化学基本概念与化学实验基础
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【讲·热点归纳】
【练·热点突破】
2
【讲·热点归纳】
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一、识破概念、原理的蒙蔽陷阱
【讲·热点归纳】
1.重“两看”,排“干扰”,突破陷阱
(1)看“气体”是否处于“标准状况(0 ℃,101 kPa)”。常温常压(25 ℃,
101 kPa)、室温(20 ℃)都不是标准状况。
(2)看“标准状况”下物质是否为“气体”(如H2O、SO3、HF、NO2、苯、CCl4、乙醇、己烷等在标准状况下为非气态)。
(3)物质的量、物质的质量、摩尔质量不受温度、压强等外界条件的影响。
2.细“审题”,明“原理”,突破陷阱
(1)是否指明了溶液的体积。
(2)是否有弱电解质或可水解的盐,如1 L 0.1 mol·L-1的乙酸溶液和1 L
0.1 mol·L-1的乙酸钠溶液中含有CH3COO-的数目不相等且都小于0.1NA。
(3)所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=1的H2SO4溶液中 c(H+)=
0.1 mol·L-1,与电解质的组成无关;而0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中
c(OH-)=0.1 mol·L-1,与电解质的组成有关。
3.记“特殊”,析“变化”,突破陷阱
(1)常见可逆反应
2SO2+O2 2SO3;N2+3H2 2NH3;Cl2+H2O⥫⥬ HCl+HClO;H2+I2⥫⥬ 2HI。
(2)浓度的变化
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O;
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。
(3)隐含反应
2NO+O2===2NO2,2NO2⥫⥬ N2O4。
(4)钝化:常温下,铁、铝遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。
(1)11.2 L乙烷和丙烯的混合气体中所含碳氢键数为3NA。( )
(2)标准状况下,11.2 L CH3CH2OH中含有的分子数为0.5NA。( )
(3)25 ℃、101 kPa下,28 L氢气中质子的数目为2.5NA。( )
(4)25 ℃时,1.0 L pH=13的Ba(OH)2溶液中含有的OH-数目为0.2NA。( )
(5)0.1 mol·L-1 HClO4溶液中含有的H+数为0.1NA。( )
(6)50 mL 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA。
( )
(7)27 g铝片投入足量冷的浓硝酸中生成3NA个NO2分子。( )
(8)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。( )
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×
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二、明确特殊物质的组成和结构特点
【讲·热点归纳】
1.厘清整体与部分的数量关系
确定粒子个数:弄清楚微粒中相关粒子(质子、中子、电子)、离子、化学键之间的数量关系。如单原子分子有稀有气体He、Ne等;双原子分子有Cl2、N2、O2、H2等。
2.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。常考查的特殊微粒有Ne、D2O、18O2、O3、—OH、OH-等。
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3.明确特殊物质的结构。如Na2O2是由Na+和构成的;NaCl为离子化合物,只有离子,没有分子;苯分子中存在一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊化学键等。
4.熟记最简式相同的物质。如NO2和N2O4、乙烯和丙烯等;如质量相同的乙烯和丙烯所含原子数、电子数均相等。
5.明确物质中所含化学键的数目。如1 mol白磷(P4)中含有P—P键的数目为6NA,1 mol硅中含有Si—Si键的数目为2NA,1 mol SiO2中含有Si—O键的数目为4NA;再如1 mol H2O2、CnH2n+2中化学键的数目分别为3NA、(3n+1)NA,CxHyOz中含有化学键的数目为2x+0.5y+z等。
(1)18 g O含有的中子数为10NA。( )
(2)78 g苯中含有的碳碳双键数目为3NA。( )
(3)12 g NaHSO4中含有0.2NA个阳离子。( )
(4)28 g乙烯和环丁烷(C4H8)的混合气体中含有的碳原子数为2NA。( )
(5)92 g NO2与N2O4的混合气体中含有的原子总数为6NA。( )
(6)1 mol CH4分子或P4分子中含有的共价键数均为4NA。( )
(7)4.5 g SiO2晶体中含有的硅氧键数目为0.3NA。( )
(8)46 g乙醇中含有的共价键总数为8NA。( )
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√
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√
三、把握特殊物质氧化还原反应中的电子转移数目
【讲·热点归纳】
1.判断电子转移总数做到“五注意”
(1)注意是否发生歧化反应,如Na2O2与H2O、CO2的反应;Cl2、NO2与H2O或NaOH的反应。
(2)注意变价元素,如Fe与足量硝酸反应生成Fe3+,与少量硝酸反应生成Fe2+。
(3)注意氧化还原反应的竞争及用量问题,如向FeBr2溶液中通入Cl2,Cl2的量不同,转移的电子数不同;向FeI2溶液中通入Cl2,首先氧化I-,再氧化Fe2+。
(4)注意同一种物质在不同反应中是氧化剂还是还原剂的判断。如Cl2和Fe、Cu等反应,Cl2只是氧化剂;而Cl2和NaOH反应,Cl2既是氧化剂,又是还原剂。Na2O2与CO2或H2O反应,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂;而Na2O2与SO2反应,Na2O2只是氧化剂。
(5)注意氧化剂或还原剂不同,所表现的化合价不同。如Cu和Cl2反应生成CuCl2,而Cu和S反应生成Cu2S。
2.熟记特殊反应中转移电子的物质的量或数目
特殊反应 物质变化量 转移电子的物质的
量或数目
Na2O2+CO2
(或H2O) 1 mol Na2O2 1 mol或NA
1 mol O2 2 mol或2NA
Cl2+NaOH 1 mol Cl2 1 mol或NA
特殊反应 物质变化量 转移电子的物质的
量或数目
Cl2+Fe 1 mol Cl2 2 mol或2NA
1 mol Fe 3 mol或3NA
Cu+S 1 mol Cu 1 mol或NA
1 mol S 2 mol或2NA
(1)NO2与H2O反应生成1 mol HNO3时,转移NA个电子。( )
(2)过氧化钠与水反应生成0.1 mol氧气时,转移的电子数为0.2NA。( )
(3)标准状况下,5.6 L CO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NA。
( )
(4)3 mol单质Fe完全转变为Fe3O4,失去8NA个电子。( )
(5)5.6 g Fe和6.4 g Cu分别与0.1 mol Cl2充分反应,转移的电子数均为0.2NA。( )
√
√
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√
√
(6)电解熔融CuCl2,阴极增重6.4 g,外电路中通过电子的数目为0.1NA。
( )
(7)6.4 g Cu与S完全反应,转移的电子数为0.2NA。( )
(8)向FeBr2溶液中通入适量Cl2,有1 mol Fe2+被氧化时,转移的电子总数一定等于3NA。( )
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【练·热点突破】
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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
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解析: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错误;CO和H2均由分子构成,1 mol CO和H2的混合气体含有的分子数目为NA,C错误;Na与H2O反应生成11.2 L H2,由于未给出气体所处的状况,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错误。
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2.(2023·广东卷) 设NA为阿伏加德罗常数的值。侯氏制碱法涉及NaCl、NH4Cl和NaHCO3等物质。下列叙述正确的是( )
A.1 mol NH4Cl含有的共价键数目为5NA
B.1 mol NaHCO3完全分解,得到的CO2分子数目为2NA
C.体积为1 L的1 mol·L-1 NaHCO3溶液中,HC数目为NA
D.NaCl和NH4Cl的混合物中含1 mol Cl-,则混合物中质子数为28NA
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解析:铵根离子中存在4个N—H共价键,1 mol NH4Cl 含有的共价键数目为4NA,A错误;碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,1 mol NaHCO3完全分解,得到0.5 mol CO2分子,B错误;NaHCO3===Na++HC,
HC会发生水解和电离,则体积为1 L 的1 mol·L-1 NaHCO3溶液中HC数目小于NA,C错误;NaCl 和NH4Cl的混合物中含1 mol Cl-,则混合物为
1 mol,质子数为28NA,D正确。
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3. (2021·广东卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.1 mol CHCl3含有C—Cl键的数目为3NA
B.1 L 1.0 mol·L-1的盐酸含有阴离子总数为2NA
C.11.2 L NO与11.2 L O2混合后的分子数目为NA
D.23 g Na与足量H2O反应生成的H2分子数目为NA
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解析:1个CHCl3分子中含有3个C—Cl键,微粒个数与物质的量成正比,故
1 mol CHCl3含有3 mol C—Cl 键,C—Cl键的数目为3NA,A正确;盐酸为氯化氢的水溶液,氯化氢会全部电离出阴离子Cl-,水会部分电离出阴离子OH-,水的质量及电离程度未知,故无法计算1 L 1.0 mol·L-1的盐酸含有阴离子总数,B错误;未提到具体的温度、压强(如标准状况下),故无法计算11.2 L NO与11.2 L O2混合后的分子数目,C错误;23 g Na为1 mol,钠与足量的水反应生成氢气的关系式为2Na~H2,故1 mol Na应对应生成0.5 mol H2,H2分子数目应为0.5NA,D错误。
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4.(2024·海南卷)NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.2.2 g超重水(3H2O)所含的电子数目为NA
B.1 L 0.1 mol·L-1 NaClO溶液中ClO-的数目为0.1NA
C.过量C与1 mol SiO2充分反应转移电子数目为3NA
D.1 mol Cl2与足量CH4发生取代反应生成HCl分子的数目为2NA
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解析:2.2 g超重水所含电子的物质的量为0.1 mol×10=1 mol,数目为NA,A正确;次氯酸根离子为弱酸根离子,水溶液中部分水解生成次氯酸和氢氧根离子,故1 L 0.1 mol·L-1 NaClO溶液中ClO-的数目小于0.1NA,B错误;过量C与1 mol SiO2充分反应生成硅单质和CO,硅元素化合价由+4价变为0价,则反应转移电子数目为4NA,C错误;甲烷与氯气发生取代反应为连锁反应,同时得到四种氯代产物和HCl,结合氯原子守恒,1 mol Cl2与足量CH4发生取代反应生成HCl分子的数目为NA,D错误。
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5.(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[N==C==N]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 L 15N2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 [N==C==N]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
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解析:未指明是否为标准状况,无法计算,故A错误;12 g C(石墨)的物质的量n==1 mol,C原子的杂化轨道上有3个电子,有一个电子未参与杂化,sp2杂化轨道含有的电子数为3NA,故B错误;双键中一个为σ键,一个为π键,则1 mol [N==C==N]2-中含有的π键数为2NA,故C错误;该反应中氮元素的化合价由0价降低到-3价,碳元素的化合价由0价升高到+4价,氢元素的化合价由-1价升高到0价,则生成1 mol H2时,总反应转移的电子数为6NA,故D正确。
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6.(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
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解析:根据流程中物质的转化关系可知,X为NO,Y为N2O,标准状况下,2.24 L NO和N2O混合气体的物质的量为0.1 mol,氧原子数为0.1NA,A正确;HNO2为弱酸,因此N能够水解为HNO2,1 L 0.1 mol·L-1 NaNO2溶液中N数目小于0.1NA,B错误;NH2OH完全转化为N时,N的化合价由-1价上升到+3价,3.3 g(0.1 mol)NH2OH完全转化为N时转移的电子数为0.4NA,C错误;N的价电子数等于最外层电子数(为5),2.8 g(0.1 mol)N2中含有的价电子总数为NA,D错误。
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