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热点强化课1 阿伏加德罗常数应用的正误判断
第一章 物质的量
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第一章 物质的量
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阿伏加德罗常数应用是高考命题的热点,在近几年的高考试题中保持了相当强的连续性,此类试题涉及基本概念、对化合物、化学反应原理等内容,具有涉及面广的特点,同时也能全面考查化学学科核心素养。
一、识破阿伏加德罗常数判断的陷阱
1.设NA为阿伏加德罗常数的值。请判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)2.24 L CO2中含有的原子数为0.3NA( × )
(2)常温下,11.2 L甲烷气体含有的甲烷分子数为0.5NA( × )
(3)常温常压下,1.4 g乙烯与丙烯混合气体含有的原子数为0.3NA( √ )
(4)标准状况下,22.4 L SO3中含有SO3的分子数为NA( × )
(5)22.4 L(标准状况)氟气所含的质子数为18NA( √ )
(6)用惰性电极电解饱和食盐水,若阴极产生11.2 L气体,则线路中通过NA个电子( × )
(7)常温常压下,1 mol CO2与SO2的混合气体中含氧原子数为2NA( √ )
2.设NA为阿伏加德罗常数的值。请判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)0.1 L 3.0 mol·L-1的NH4NO3溶液中含有的NHeq \o\al(+,4)的数目为0.3NA( × )
(2)1 mol碘蒸气和1 mol氢气在密闭容器中充分反应,生成的碘化氢分子数小于2NA( √ )
(3)1 L 1 mol·L-1溴化铵水溶液中NHeq \o\al(+,4)与H+离子数之和大于NA( √ )
(4)1 mol Al3+完全水解生成氢氧化铝胶体粒子的数目为NA( × )
(5)含2 mol H2SO4的浓硫酸与足量铜共热,转移的电子数为2NA( × )
(6)1 L 1 mol·L-1NaCl溶液含有28NA个电子( × )
(7)密闭容器中,2 mol NO与1 mol O2充分反应后,混合气体中氧原子数为4NA( √ )
(8)100 g 46%的乙醇溶液中含有氧原子数为NA( × )
阿伏加德罗常数判断题中的常见陷阱
(1)气体摩尔体积的适用条件设陷,如第1题(1)(2)(4)(6)。
应对策略:
一看“气体”是否处在“标准状况”。
二看“标准状况”下,物质是否为“气体”[如CCl4、CHCl3、CH2Cl2(注:CH3Cl为气体)、H2O、溴、SO3、己烷、苯、HF、NO2等在标准状况下均不是气体]。
(2)设置与计算无关的一些干扰条件,如第1题(3)(7)。
应对策略:注意物质的质量、摩尔质量、微粒个数不受“温度”“压强”等外界条件的影响。
(3)忽视可逆反应、隐含反应、反应物浓度变化对反应的影响,如第2题(1)(2)(4)(5)。
应对策略:
①熟记常考可逆反应。
a.2SO2+O2eq \o(,\s\up18(催化剂),\s\do17(△))2SO3
b.N2+3H2eq \o(,\s\up18(高温、高压),\s\do17(催化剂))2NH3
c.Cl2+H2OHCl+HClO
②注意盐溶液中NA是否涉及弱碱阳离子、弱酸酸根阴离子。
③有些反应的反应物浓度不一样,反应就不一样。如铜与浓硝酸的反应、铜与浓硫酸的反应、二氧化锰与浓盐酸的反应。
(4)计算电解质溶液中粒子数目常在溶液体积、溶剂方面设陷,如第2题(3)(6)(8)。
应对策略:
①已知浓度时,特别关注是否有具体的体积。
②若NA涉及O原子、H原子数目,是否忽视溶剂水。
二、关注特殊物质的“组成”和结构特点
3.设NA为阿伏加德罗常数的值。请判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)36 g 18O2中含有10NA个中子( × )
(2)92 g NO2与N2O4的混合气体中含有的原子总数为6NA( √ )
(3)乙烯和环丙烷(C3H6)组成的28 g混合气体中含有3NA个氢原子( × )
(4)CH4与P4的分子结构均为正四面体形,在1 mol CH4分子或P4分子中含有的共价键数均为4NA( × )
(5)4.5 g SiO2晶体中含有的硅氧键的数目为0.3NA( √ )
(6)34 g过氧化氢存在的极性键总数为3NA( × )
(7)46 g乙醇中存在的共价键总数为8NA( √ )
(1)理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:稀有气体He、Ne等;双原子分子:Cl2、N2、O2、H2等。
有特殊结构的物质的量计算:如1 mol Si中含Si—Si 2NA、1 mol SiO2中含Si—O键 4NA、1 mol石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5NA。
(2)最简式相同的混合物简化计算技巧——求同存异,如第3题(2)将混合物看作“NO2”,(3)将混合物看作“CH2”。
(3)最简式相同的混合物计算技巧——极端假设法,如第3题(2)可先假设都是NO2计算,再假设都是N2O4,结果相同;同样的方法解答第3题(3)。
三、关注特殊物质氧化还原反应中电子转移数目
4.设NA为阿伏加德罗常数的值。请判断下列说法的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)标准状况下,2.24 L CO2与足量的Na2O2充分反应,转移的电子总数为0.2NA( × )
(2)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( √ )
(3)5.6 g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3NA( × )
(4)6.4 g Cu与S完全反应,转移的电子数为0.2NA( × )
(5)向FeBr2溶液中通入适量Cl2,当有1 mol Fe2+被氧化时,转移的电子总数一定等于3NA( × )
(6)电解饱和食盐水时,若阴、阳两极产生气体的总质量为73 g,则转移的电子数为NA( × )
1.判断电子转移总数做到“三注意”
(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。
2.熟记特殊反应中电子转移总数
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
Cl2+Fe
1 mol Cl2
2 mol或2NA
1 mol Fe
3 mol或3NA
1.(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。
设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NOeq \o\al(-,2)数均为0.1NA
C.3.3 g NH2OH完全转化为NOeq \o\al(-,2)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
解析:A [A.标准状况下,2.24 L NO和N2O混合气体物质的量为0.1 mol,氧原子数为0.1NA,故A正确;B.HNO2为弱酸,因此NOeq \o\al(-,2)能够水解为HNO2,1 L 0.1 mol·L-1NaNO2溶液中NOeq \o\al(-,2)数目小于0.1NA,故B错误;C.NH2OH完全转化为NOeq \o\al(-,2)时,N的化合价由-1上升到+3,3.3 g NH2OH物质的量为0.1 mol,转移的电子数为0.4NA,故C错误;D.2.8 g N2物质的量为0.1 mol,N的价电子数等于最外层电子数为5,2.8 g N2含有的价电子总数为NA,故D错误。]
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+2CO2===2K2CO3+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-1K2CO3溶液中COeq \o\al(2-,3)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
解析:A [A.44 g(即1 mol)CO2中σ键的数目为2NA,A正确;B.KO2由K+和Oeq \o\al(-,2)构成,1 mol KO2晶体中离子的数目为2NA,B错误;C.COeq \o\al(2-,3)在水溶液中会发生水解:COeq \o\al(2-,3)+H2OHCOeq \o\al(-,3)+OH-,故1 L 1 mol·L-1K2CO3溶液中COeq \o\al(2-,3)的数目小于NA,C错误;D.该反应中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 KO2参加反应转移3 mol电子,每转移1 mol电子生成O2的数目为NA,D错误。]
3.(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-1NaHCO3溶液中,HCOeq \o\al(-,3)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
解析:D [A.铵根中存在4个N—H共价键,1 mol NH4Cl 含有的共价键数目为4NA,A错误;B.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;C.NaHCO3===Na++HCOeq \o\al(-,3),HCOeq \o\al(-,3)会发生水解和电离,则含1 mol NaHCO3的溶液中HCOeq \o\al(-,3)数目小于NA,C错误;D.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。]
4.CO2能与H2反应生成一系列高附加值的化品,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
解析:A [A.反应①CO2+4H2===CH4+2H2O,每生成1 mol CH4,消耗H2分子数目为4NA,A正确;B.标准状况下,2.24 L HCHO物质的量为0.1 mol,HCHO中中子数为6+8=14个,故2.24 L HCHO中含中子数目为1.4NA,B错误;C.反应③中CO2→CH3OH从+4价到-2价,每生成3.2 g CH3OH即0.1 mol,转移电子数目为0.6NA,C错误;D.HCOOH溶液中HCOOH和H2O中都含H原子,故H原子数目大于0.2NA,D错误;答案选A。]
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