内容正文:
选择题突破 3.阿伏加德罗常数的应用
NA应用常设陷阱
常设陷阱
应用举例(判断正误)
1.溶液体积未知
溶液的体积未知,溶质的物质的量无法计算,所以微粒数也无法计算
(1)在pH=13的NaOH溶液中,OH-的数目为0.1×6.02×1023(×)
(2)0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中所含Fe3+的数目小于0.1NA(×)
2.标准状况下与非标准状况下的陷阱
气体若在非标准状况下,气体摩尔体积不能用22.4 L·mol-1计算;标准状况下为非气体的物质:SO3、CH3OH、HF等
(1)常温常压下,22.4 L氯气与足量的镁粉充分反应,转移的电子数为2NA(×)
(2)标准状况下,22.4 L苯中含有6NA个碳原子(×)
3.不能完全反应的陷阱
可逆反应不能进行到底,如加热条件下,一定量的浓盐酸(浓硫酸)与足量的MnO2(金属铜)不能反应完全
(1)密闭容器中,1 mol N2与3 mol H2充分反应,生成2 mol NH3(×)
(2)50 mL 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA(×)
4.弱电解质的电离、盐类水解
弱电解质仅部分电离;注意盐类水解引起的粒子数目变化
(1)1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中所含H+的数目为0.1NA(×)
(2)1 L 0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液中,NH的数目为0.1NA(×)
5.存在自由基连锁反应
氯气与CH4反应同时生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种氯代物
1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为NA(×)
【对应训练】
1.求粒子数
(1)1 mol Na2O2(或CaC2)中含有的阴离子数为2NA( )
(2)1 mol —OH中含有的电子数为10NA( )
(3)18 g H2O、D2O组成的物质中含有的质子数为10NA( )
(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)1 mol Na2O2和Na2S的混合物中含有的离子总数为3NA( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
特别提示 ①因同位素而造成的摩尔质量不同的物质(如H2O、D2O组成的物质)需分别计算。
②对最简式相同的混合物,按最简式来计算(如乙烯、丙烯和环丁烷,它们的最简式都是CH2)。
③最简式不同的物质要分别计算。
2.求化学键数目或电子对数目
(1)1 mol金刚石(或晶体硅)中含有C—C(或Si—Si)的数目为4NA( )
(2)0.1 mol 肼(N2H4)含有的孤电子对数为0.2NA( )
(3)34 g呋喃()中含有的极性键数目为3NA( )
(4)1 mol [Cu(H2O)4]2+中含有的σ键的数目为12NA( )
答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)√
特别提示 ①苯环中不含碳碳双键。
②1 mol白磷(P4)中含有6NA P—P。
③1 mol金刚石(晶体硅)中含有2NA C—C(Si—Si)。
④1 mol S8中含有8NA S—S。
⑤1 mol SiO2中含有4NA Si—O。
⑥单键为σ键,双键中有一个σ键、一个π键,三键中有两个π键、一个σ键。如在H—C≡N中含有2个σ键、2个π键、1个孤电子对。
3.NA在电子转移数目中的应用
(1)过氧化钠与水反应时,生成0.1 mol氧气转移的电子数为0.4NA( )
(2)1 mol氯气与足量的水反应,转移的电子数为NA( )
(3)标准状况下,6.72 L NO2溶于足量的水中,转移的电子数为0.3NA( )
(4)反应KIO3+6HI===KI+3H2O+3I2中,生成1 mol I2转移电子的总数为2NA( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)×
特别提示 ①注意特殊物质,如由过氧化钠、过氧化氢制取1 mol氧气转移2 mol电子。
②铁与单质硫、单质碘、非氧化性酸反应,1 mol铁参与反应转移2 mol电子。
③1 mol铁与足量的氯气、稀硝酸反应,转移3 mol电子。
1.(2025·湖南高考)加热时,浓硫酸与木炭发生反应:2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.12 g12 C含质子数为6NA
B.常温常压下,6.72 L CO2含σ键数目为0.6NA
C.1.0 L pH=1的稀硫酸中含H+数目为0.2NA
D.64 g SO2与16 g O2充分反应得到SO3的分子数为NA
答案 A
解析 12 g的12C的物质的量为1 mol,每个12C原子含有6个质子,因此总质子数为6NA,A正确;常温常压下,6.72 L CO2的物质的量小于0.3 mol,每个CO2分子含2个σ键,总σ键数小于0.6NA,B错误;pH=1的稀硫酸中,H+浓度为0.1 mol/L,1 L溶液中H+数目为0.1NA,而非0.2NA,C错误;SO2与O2生成SO3的反应为可逆反应,无法完全转化,实际生成的SO3分子数小于NA,D错误;故选A。
2.(2024·安徽,6)地球上的生物氮循环涉及多种含氮物质,转化关系之一如下图所示(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)=7.7×10-9。
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NO数均为0.1NA
C.3.3 g NH2OH完全转化为NO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
答案 A
解析 NO在亚硝酸盐还原酶的作用下转化为X,X在X还原酶的作用下转化为Y,X、Y均为氮氧化物,即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项正确;HNO2为弱酸,NO能够水解为HNO2,1 L 0.1 mol·L-1 NaNO2溶液中NO的数目小于0.1NA,B项错误;NH2OH完全转化为NO时,N元素的化合价由-1价升高到+3价,3.3 g NH2OH的物质的量为0.1 mol,转移的电子数为0.4NA,C项错误;2.8 g N2的物质的量为0.1 mol,N的价电子数为5,故2.8 g N2含有的价电子总数为NA,D项错误。
题型强化练(三) 3.阿伏加德罗常数的应用
1.(2025·广东深圳三模)氯碱工业涉及Cl2、H2、NaOH、NaCl等物质。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是( )
A.1 mol NaCl固体中,含离子数为2NA
B.1 L 1mol·L-1的NaOH溶液中,含有氢原子数为NA
C.标准状况下,22.4 L Cl2和H2的混合气体含有分子数目为2NA
D.将Cl2与NaOH溶液反应制备消毒液,消耗1 mol Cl2转移电子数为2NA
答案 A
解析 NaCl中含有Na+和Cl-,1 mol NaCl固体中,含离子数为2NA,A正确;NaOH溶液中的水分子中也含有氢原子,则1 L 1mol·L-1的NaOH溶液中,含有氢原子数大于NA,B错误;标况下,22.4 L的H2和Cl2混合气体为1 mol,气体含有分子数目为NA,C错误;Cl2与足量NaOH溶液反应的化学方程式为Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O,反应中 Cl2既是氧化剂又是还原剂,1 mol Cl2参与反应转移1 mol电子,所以转移电子数为NA,D错误;故选A。
2.(2025·江西九江三模)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.电解精炼铜的过程中,转移电子数目为NA时,阳极溶解铜的质量为32 g
B.12 g醋酸晶体中含有H+的数目为0.2NA
C.含0.5 mol NH4HSO4的溶液中,阳离子数目略大于NA
D.30 g甲醛和乙酸的混合物中含C-H键的数目为2NA
答案 C
解析 电解精炼铜时,阳极是粗铜(含Zn、Fe等杂质)。这些金属比Cu活泼,优先溶解,因此转移NA(即1 mol)电子时,溶解的Cu会小于0.5 mol(对应32 g),A错误;醋酸晶体(CH3COOH)以分子形式存在,未离解出H+,故H+数目趋近于0,B错误;0.5 mol NH4HSO4完全离解为0.5 mol NH和0.5 mol H+,总阳离子为1 mol(即NA)。NH水解生成H+时,总阳离子数目不变(NH减少,H+增加,总和仍为1 mol),但还存在水的电离产生H+,所以阳离子数目略大于NA,C正确;甲醛和乙酸的最终简式均为CH2O,所以30 g混合物中含有氢原子×2=2 mol,在乙酸中存在O-H键,所以混合物中含C-H键的数目小于2NA,D错误。
3.(2025·辽宁抚顺三模)含氮化合物的部分转化关系如图,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.反应①每消耗32 g O2,生成NO分子的数目为2NA
B.标准状况下,22.4 L NO2中含有原子的数目为3NA
C.1 L 1 mol·L-1 NaNO2溶液中,含有NO的数目为NA
D.反应③中每生成1 mol氧化产物,转移电子的数目为NA
答案 D
解析 根据反应①可知,每消耗32 g O2,生成NO分子的数目为0.8NA,A项错误;标准状况下,NO2不是气体,无法计算,B项错误;NO在溶液中会发生水解,1 L 1 mol·L-1 NaNO2溶液中,含有NO的数目小于NA,C项错误;2NO2+2OH-===NO+NO+H2O中,NO为氧化产物,该反应每生成1个NO转移电子1个,则每生成1 mol NO,转移电子的数目为NA,D项正确;故选D。
4.(2025·黑龙江哈尔滨二模)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 Cl2溶于水,溶液中Cl-、ClO-和HClO的微粒数目之和为NA
B.12 g石墨中含有的碳碳单键数目为2NA
C.常温常压下,Na2O2与足量H2O反应,共生成0.2 mol O2,转移电子的数目为0.4NA
D.1 mol Cl2与足量消石灰反应转移的电子数为2NA
答案 C
解析 Cl2溶于水的反应是可逆反应,溶液中还存在氯气分子,则Cl-、ClO-和HClO的微粒数目之和小于NA,A错误;石墨片层结构为,平均每个碳原子的碳碳单键数为3×=1.5,则12 g石墨中含有碳碳单键1.5NA,B错误;Na2O2与H2O的反应方程式为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂,O2为氧化产物,由O2~2e-可知,共生成0.2 mol O2,转移电子的数目为0.2NA×2=0.4NA,C正确;Cl2与消石灰反应的方程式为2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O,Cl2既是氧化剂,又是还原剂,故1 mol Cl2与足量消石灰反应转移的电子数为NA,D错误。
5.(2025·贵州毕节二模)Na2O2可用作潜水或宇航装置的CO2吸收剂和供氧剂,反应方程式为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是( )
A.1 mol Na2O2晶体中离子数目为4NA
B.44 g CO2中σ键的数目为2NA
C.1 L 1 mol/L Na2CO3溶液含有的氧原子数目为3NA
D.反应生成2.24 L O2时转移的电子数目为0.2NA
答案 B
解析 1 mol Na2O2晶体中包括2 mol Na+和1 mol O,故A错误;CO2结构为O=C=O,包含2个C—Oσ键,和2个π键,因此44 g(1 mol)CO2中σ键的数目为2NA,故B正确;Na2CO3溶液中Na2CO3和H2O具有氧原子,氧原子数目大于3NA,故C错误;未指明氧气处于标准状态,无法确定其物质的量,故D错误。
6.(2025·山西晋中二模)设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,11.2 L正己烷所含的分子数目为0.5NA
B.1 L 0.1 mol·L-1 Na2S溶液中含阴离子的数目小于0.1NA
C.100 g 30%的乙酸溶液中,含有H—O键的数目为0.5NA
D.5.6 g聚乙烯和聚丙烯的混合物中含碳原子数为0.4NA
答案 D
解析 标准状况下,正己烷为液态,不能用气体摩尔体积进行计算,A错误;由于S2-是弱酸根离子,会发生水解反应:S2-+H2O⇌OH-+HS-,消耗一个S2-生成2个阴离子,故阴离子的数目大于0.1NA,B错误;100 g 30%的乙酸溶液中乙酸的物质的量为=0.5 mol,则乙酸分子中H—O键的数目为0.5NA,但是溶剂水分子中还含有H—O,C错误;聚乙烯和聚丙烯的最简式均为CH2,故5.6 g混合物中含有的CH2的物质的量为0.4 mol,则含0.4NA个碳原子,D正确。
7.(2025·黑龙江哈尔滨二模)设NA为阿伏加德罗常数的值。四乙基铅[(C2H5)4Pb,熔点为-136 ℃,沸点12.3 ℃]可用作汽油抗爆震剂,制备原理为4C2H5Cl+4Na+Pb===(C2H5)4Pb+4NaCl。下列说法错误的是( )
A.0.1 mol C2H5Cl中含有σ键的数目为0.7NA
B.反应每消耗2.24 L(C2H5)4Pb(标况下),转移的电子数目为0.2NA
C.1 mol NaCl晶胞中含有4NA个Na+和4NA个Cl-
D.207 g Pb含有的价电子数目为4NA
答案 B
解析 C2H5Cl的结构式为,因此0.1 mol C2H5Cl中含有σ键的数目为0.7NA,A正确;标况下(C2H5)4Pb为液体,不能计算其物质的量,故不能计算转移的电子数目,B错误;NaCl晶胞中Na+位于顶点和面心,Cl-位于棱心和体内,则1 mol NaCl晶胞中含有NA=4NA个Na+和NA=4NA个Cl-,C正确;207 g Pb物质的量为1 mol,Pb是第IVA族元素,价电子数为4,故207 g Pb含有的价电子数目为4NA,D正确。
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