内容正文:
发展素养(二) 宏微辨析——NA的综合应用
气体摩尔体积的适用条件及物质的聚集状态
设NA为阿伏伽德罗常数的值。判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)[2023·全国甲卷] 标准状况下,2.24 L SO3中电子的数目为4.00NA ( )
(2)[2022·全国甲卷] 25 ℃,101 kPa下,28 L氢气中质子的数目为2.5NA ( )
(3)22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA( )
(4)22.4 L(标准状况)氮气中含有7NA个电子 ( )
(5)标准状况下,11.2 L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA ( )
(6)[2024·广东卷] Na与H2O反应生成11.2 L H2,转移电子数目为NA ( )
(7)2.24 L CO和CO2混合气体中含有的碳原子数目为0.1NA ( )
(8)标准状况下,5.6 L CO2气体中含有的氧原子数为0.5NA ( )
物质的组成与结构
考查角度
命题分析
注意事项
分子数
分析物质是否由分子构成,或是否有相应分子存在
如:HCl溶于水,完全电离,不存在分子;
NaCl是离子化合物,物质中无分子;
SiO2是共价晶体,物质中也无分子
原子数
①要分析分子中的原子构成,注意单原子分子、多原子分子
②分子中原子数(所含原子种类相同)比值相同的混合物,总质量一定,分子数不确定,但原子数确定
①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:稀有气体He、Ne等;双原子分子:Cl2、N2、O2、H2等
②最简式相同的混合物计算技巧——求同存异,如将二氧化氮和四氧化二氮混合物看作“NO2”;将单烯烃和环烷烃混合物看作“CH2”
电子数
确定核外电子数,要分析微粒的结构
基团与离子的差异,如羟基与氢氧根离子的电子数不同
中子数、
质子数
同一元素的不同核素中质子数相同、中子数不同
不同核素(如氕、氘、氚等)的中子数不同
化学
键数
明确结构情况,不能只看化学式来确定化学键数,要分析分子结构和晶体结构来确定
①苯环中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种独特的键,不含有碳碳双键
②1 mol白磷(P4)中含有6 mol P—P;
1 mol S8含有8 mol S—S;
1 mol金刚石(晶体硅)中含有2 mol C—C(Si—Si)
1 mol石墨烯(单层石墨)中含有0.5 mol六元环
设NA为阿伏伽德罗常数的值。判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)[2024·黑吉辽卷] 标准状况下,11.2 L SO2中原子总数为0.5NA ( )
(2)[2023·广东卷] 1 mol NH4Cl含有的共价键数目为5NA ( )
(3)[2024·河北卷] 1 mol KO2(超氧化钾)晶体中离子的数目为3NA ( )
(4)[2023·全国甲卷] 0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA ( )
(5)[2024·广东卷] 26 g H—C≡C—H中含有σ键的数目为3NA ( )
(6)[2024·安徽卷] 2.8 g N2中含有的价电子总数为0.6NA ( )
(7)[2023·浙江卷] 4.4 g C2H4O中含有σ键数目最多为0.7NA ( )
(8)[2023·浙江卷] 1.7 g H2O2中含有氧原子数为0.2NA ( )
(9)标准状况下,2.24 L一氯甲烷中含sp3-s型σ键数为0.4NA ( )
氧化还原反应中电子转移的数目
解题步骤
过程分析
注意事项
第一步:判断反应是否正确
知晓常见反应的反应产物,特别是涉及一些可变价元素的反应
注意常考易错反应,如:2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+2HClFeCl2+H2↑
第二步:相关物质过量判断
根据化学方程式,计算物质是否过量,按不过量物质计算
如FeBr2和过量Cl2反应时,Br-和Fe2+完全反应,要以FeBr2的物质的量计算转移电子数
第三步:判断化合价变化
根据化合价的升降来计算确定氧化、还原产物及转移的电子数
要注意特殊反应,如:
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+
设NA为阿伏伽德罗常数的值。判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)22.4 L CO2与足量Na2O2充分反应,转移的电子数目为NA ( )
(2)常温常压下,锌与稀H2SO4反应生成11.2 L H2,反应中转移的电子数约为6.02×1023 ( )
(3)[2024·河北卷] 反应4KO2+2CO22K2CO3+3O2中,每转移1 mol电子生成O2的数目为1.5NA ( )
(4)[2024·黑吉辽卷] 硫及其化合物部分转化关系如图:,反应②每生成1 mol还原产物,转移电子数目为2NA ( )
(5)反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1,当放出9.2 kJ热量时,转移电子数为0.6NA ( )
(6)向FeI2溶液中通入适量Cl2,当有1 mol Fe2+被氧化时,共转移的电子数目为NA ( )
(7)32 g Cu与过量I2充分反应,转移电子数为0.5NA ( )
(8)常温下,1 mol Cl2与足量的NaOH溶液反应,转移的电子数为2NA ( )
电解质溶液中的粒子数目
考查角度
命题分析
注意事项
电离
强电解质在水溶液中完全电离,弱电解质部分电离,分子数及离子数计算要考虑是否完全电离
H2SO4等强电解质在水中完全电离,稀溶液中不存在硫酸分子;醋酸溶液中,CH3COOH发生电离,CH3COOH分子数减少;CH3CH2OH是非电解质,水溶液中分子数不变
水解
有些盐中弱离子要发生水解,离子数会增加或减少
如在Na2CO3溶液中,由于水解因素,C会减少,但阴离子总数增加
水的组成
考查溶液分为溶质和溶剂两部分,利用水的组成进行干扰
凡涉及氢原子、氧原子计算,必须考虑水的组成
体积因素
计算溶液中微粒数目时要确认题干中是否已明确溶液体积
常见陷阱是溶液的体积未知,溶质的物质的量无法计算,所含微粒数也无法计算
设NA为阿伏伽德罗常数的值。判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)[2023·广东卷] 体积为1 L的1 mol·L-1 NaHCO3溶液中,HC数目为NA ( )
(2)[2023·全国甲卷] 1.0 L pH=2的H2SO4溶液中H+的数目为0.02NA ( )
(3)[2024·广东卷] 1 L 1 mol·L-1 NH4NO3溶液中含N的数目为NA ( )
(4)[2023·全国甲卷] 1.0 L 1.0 mol·L-1的Na2CO3溶液中C的数目为1.0NA ( )
(5)[2024·安徽卷] 已知25 ℃时,Ka(HNO2)=7.2×10-4。1 L 0.1 mol·L-1 NaNO2溶液中Na+和N数均为0.1NA ( )
(6)[2023·浙江卷] 向1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液通氨气至中性,铵根离子数为0.1NA ( )
(7)1 L 1 mol·L-1 CH3COONa溶液中CH3COO-与OH-的离子数之和等于NA ( )
阿伏伽德罗常数的应用与“隐含反应”
考查
角度
命题分析
注意事项
可逆
反应
在可逆反应中,由于反应不完全,计算微粒数时不能按完全反应计算
如:1 mol氯气通入水中,只有部分氯气发生反应,所以转移电子数少于NA。
经常考查的反应还有2NO2N2O4、2SO2+O22SO3、N2+3H22NH3等
歧化
反应
该类反应中判断转移电子数目的关键是准确判断氧化剂与还原产物或还原剂与氧化产物的对应关系
如Cl2与强碱溶液、Na2O2与水(或CO2)的反应
浓度
影响
某些反应在反应过程中由于溶液浓度发生变化会造成反应发生改变或停止,此类反应在判断转移电子数目、物质的量的变化时均要考虑反应的改变
如MnO2与浓盐酸反应,Cu与浓H2SO4反应,Zn与浓H2SO4反应,Cu与浓硝酸反应
设NA为阿伏伽德罗常数的值。判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA ( )
(2)[2022·浙江卷] 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 ( )
(3)[2023·浙江卷] 标准状况下,11.2 L Cl2通入水中,溶液中氯离子数为0.5NA ( )
(4)密闭容器中,2 mol NO与1 mol O2充分反应,产物的分子数为2NA ( )
(5)50 mL 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA ( )
(6)1 mol Cu和足量稀硝酸反应产生NA个NO分子( )
(7)将0.3 mol H2和0.1 mol N2于密闭容器中充分反应后,容器内的分子数等于0.2NA ( )
(8)标准状况下,4.48 L H2和CO混合气体在足量O2中充分燃烧,消耗O2分子数为0.1NA ( )
(9)20 mL 18 mol·L-1的浓硫酸与足量铜反应转移的电子数为0.36NA ( )
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发展素养(二) 宏微辨析——NA的综合应用
探究点1
(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)× (7)× (8)√
[解析] (1)标准状况下,SO3是固体,无法计算2.24 L SO3的物质的量,错误。
(2)25 ℃、101 kPa不是标准状况,不能用标准状况下的气体摩尔体积计算氢气的物质的量,错误。
(3)氩气为单原子分子,标准状况下,22.4 L氩气含有1 mol Ar原子,而1个Ar原子中含有18个质子,正确。
(4)1个N2分子含有14个电子,22.4 L(标准状况)氮气为1 mol,则含有14NA个电子,错误。
(5)甲烷和乙烯的分子式分别为CH4和C2H4,对应每个分子均含有4个H,标准状况下11.2 L甲烷和乙烯混合物的物质的量为0.5 mol,则含有氢原子数目为2NA,正确。
(6)题目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,错误。
(7)题目未指明2.24 L CO和CO2混合气体是否处于标准状况,不能判断其物质的量和所含碳原子数,错误。
(8)标准状况下5.6 L CO2的物质的量为0.25 mol,含有的氧原子数为0.5NA,正确。
探究点2
(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)√ (8)× (9)×
[解析] (1)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,错误。
(2)铵根离子存在4个N—H共价键,1 mol NH4Cl含有的共价键数目为4NA,错误。
(3)KO2由K+和构成,1 mol KO2晶体中离子的数目为2NA,错误。
(4)每个异丁烷分子中含10个C—H和3个C—C,即每个分子中有13条共价键,则0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA,正确。
(5)26 g C2H2的物质的量为1 mol,1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,正确。
(6)2.8 g N2的物质的量为0.1 mol,N的价电子数等于最外层电子数,即5,2.8 g N2含有的价电子总数为NA,错误。
(7)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。
(8)1.7 g H2O2的物质的量为=0.05 mol,则含有氧原子数为0.1NA,错误。
(9)1个一氯甲烷分子中含有3个sp3-s型σ键(C—H),则标准状况下2.24 L一氯甲烷含有的sp3-s型σ键数目为×3×=0.3NA,错误。
探究点3
(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)√ (8)×
[解析] (1)题目未指明22.4 L CO2是否处于标准状况,不能计算其物质的量及转移的电子数,错误。
(2)常温常压下,11.2 L H2的物质的量不是0.5 mol,错误。
(3)该反应中KO2的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,则每4 mol KO2参加反应时转移3 mol电子,生成3 mol O2,所以该反应每转移1 mol电子生成O2的数目为NA,错误。
(4)反应②的离子方程式为3S+6OH-S+2S2-+3H2O,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,正确。
(5)放出9.2 kJ热量时,反应生成0.2 mol NH3,则转移电子数为0.6NA,正确。
(6)I-的还原性强于Fe2+,有1 mol Fe2+被氧化时,至少有2 mol I-被氧化,故转移电子的数目至少为3NA,错误。
(7)32 g Cu与过量I2充分反应生成CuI,即0.5 mol Cu转移0.5 mol电子、数目为0.5NA,正确。
(8)Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O,常温下,1 mol Cl2与足量的NaOH溶液反应,转移的电子数为NA,错误。
探究点4
(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)×
[解析] (1)NaHCO3Na++HC,HC会发生水解和电离,则含1 mol NaHCO3的溶液中HC数目小于NA,错误。
(2)pH=2的H2SO4溶液中c(H+)=0.01 mol·L-1,则1.0 L pH=2的H2SO4溶液中H+的数目为0.01NA,错误。
(3)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,错误。
(4)该溶液中含1 mol Na2CO3,由于C部分水解,故溶液中C数目小于1.0NA,错误。
(5)HNO2为弱酸,N水解可生成HNO2,1 L 0.1 mol·L-1 NaNO2溶液中N数目小于0.1NA,错误。
(6)向1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液通氨气至中性,溶液中存在电荷守恒关系:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(N)+c(H+),中性溶液满足c(OH-)=c(H+),则c(CH3COO-)=c(N),再根据元素守恒:n(CH3COO-)+n(CH3COOH)=0.1 mol,得出铵根离子数小于0.1NA,错误。
(7)根据电荷守恒:c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+),1 L 1 mol·L-1 CH3COONa溶液中 ,c(CH3COO-)+c(OH-)=c(Na+)+c(H+)>1 mol·L-1,CH3COO-与OH-的离子数之和大于NA,错误。
探究点5
(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)√ (9)×
[解析] (1)甲烷与氯气反应时,会同时生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4,所以反应生成的CH3Cl的物质的量一定小于1.0 mol,错误。
(2)H2和I2发生反应生成HI,该反应是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,充分反应后,HI分子总数小于0.2NA,错误。
(3)标准状况下,11.2 L Cl2的物质的量为0.5 mol,通入水中后只有一部分Cl2与水反应生成H+、Cl-和HClO,所以溶液中氯离子数小于0.5NA,错误。
(4)密闭容器中2 mol NO与1 mol O2充分反应生成2 mol NO2,NO2发生反应生成N2O4,导致分子的物质的量减少,则产物的分子数小于2NA,错误。
(5)随着反应的进行,浓盐酸逐渐变为稀盐酸,二氧化锰只能与浓盐酸反应,与稀盐酸不反应,故50 mL 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数小于0.3NA,错误。
(6)1 mol Cu形成Cu2+失去2 mol电子,1 mol N 转化为NO得到3 mol电子,则1 mol Cu和足量稀硝酸反应产生NO物质的量为 mol,即产生NA个NO分子,错误。
(7)氮气与氢气合成氨气的反应为可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,所以将0.1 mol N2与0.3 mol H2充入一密闭容器内充分反应后,容器内气体分子数大于0.2NA,错误。
(8)标准状况下,4.48 L H2和CO混合气体的总物质的量为=0.2 mol,H2、CO燃烧反应分别为2H2+O22H2O、2CO+O22CO2,等物质的量的H2、CO消耗O2的物质的量相同,0.2 mol混合气体消耗O2的物质的量为0.1 mol,即消耗O2分子数为0.1NA,正确。
(9)随着反应的进行,浓硫酸变成稀硫酸,稀硫酸与铜不反应,故转移的电子数小于0.36NA,错误。
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