劉彩虹
阿伏加德羅常數(shù)(NA)的應用考查是高考的重要考點之一,它涉及的知識面廣,靈活性強,同時也是高考命題的熱點。它對于學生微粒觀的建立、認識物質的組成與結構等方面都有著非常重要的意義。解答該類題目時要細心審題,特別注意題目中的關鍵性字詞,留心“陷阱”,抓住解題的核心,主要考查點例解如下。
一、考查“標準狀況”、“常溫常壓”等外界條件的應用
1.在標準狀況下非氣態(tài)物質或氣態(tài)物質非標準狀況下不應該用標準狀況下的氣體摩爾體積(22.4 L·mol-1)進行計算;如H2O、SO3、戊烷、CHCl3、CCl4、苯、乙醇等,體積為22.4 L時,其分子數(shù)不等于NA。
2.物質的質量、摩爾質量、微粒個數(shù)與物質的量的換算不受外界條件的影響。
例1下列說法中正確的是(NA表示阿伏加德羅常數(shù))( )。
A.40 g SO2氣體所占的體積為11.2 L
B.7.1 g Cl2與水反應轉移電子數(shù)為0.2NA
C.1 mol/L的CH3COONa溶液中,CH3COO-數(shù)小于NA
D.常溫常壓下,32 g O2和O3的混合氣體含氧原子數(shù)為2NA
解析A.不能確定SO2所處的狀態(tài),因此不能計算SO2的體積,A錯誤;B.氯氣與水反應是可逆反應,則7.1 g Cl2與水反應轉移電子數(shù)小于0.2NA,B錯誤;C.醋酸根水解,但不能確定醋酸鈉溶液的體積,則不能計算醋酸根的物質的量,C錯誤;D、氧氣和臭氧均是氧原子形成的不同單質,則常溫常壓下,32 g O2和O3的混合氣體含氧原子的物質的量是32 g÷16 g/mol=2 mol,所以含氧原子數(shù)為2NA,D正確。答案:D。
二、考查物質的組成
1.特殊物質中所含微粒(分子、原子、電子、質子、中子等)的數(shù)目。如Ne、H2O和D2O、18O2和H37Cl、-OH和OH-等。
2.物質中所含化學鍵的數(shù)目與物質的結構有關,如H2O2、CnH2n+2中化學鍵的數(shù)目分別為3、3n+1。
3.最簡式相同的物質中的微粒數(shù)目與物質的組成有關,如NO2和N2O4、乙烯和丙烯等。
4.摩爾質量相同的物質中的分子數(shù)相同,原子數(shù)不一定相同。如:N2、CO、C2H4等。
例2設NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是( )。
A.標準狀況下,22.4 L CCl4含有C-Cl鍵的數(shù)目為4NA
B.取50 mL 14.0 mol/L濃硝酸與足量銅片反應,生成氣體分子的數(shù)目為0.35 NA
C.反應NH4N3△2N2↑+2H2↑,標準狀況下每生成22.4 L N2,轉移電子的數(shù)目為2 NA
D.電解精煉銅時,若轉移的電子數(shù)為NA個,則陽極質量減小32 g
解析A.標準狀況下CCl4是液體,不能用氣體摩爾體積,錯誤;B.濃硝酸與Cu發(fā)生反應:Cu+4HNO3(濃)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,n(HNO3)=0.05L×14.0mol/L=0.7mol。若完全發(fā)生該反應,產生的氣體分子的物質的量是0.35mol,分子數(shù)是0.35 NA。隨著反應的進行,硝酸變稀,反應為:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。若完全反應,產生氣體的分子的物質的量是0.7mol÷4=0.175mol。所以產生氣體的物質的量介于0.35mol與0.175mol之間,錯誤;C.在反應NH4N3△2N2↑+2H2↑,每轉移4 mol的電子,產生2 mol的N2。在標準狀況下每生成22.4 L N2,轉移電子的數(shù)目為2 NA,正確;D.電解精煉銅時,粗銅作陽極。若轉移的電子數(shù)為NA個,則陽極溶解的金屬既有Cu,也有活動性比Cu強的金屬,活動性弱的金屬則變?yōu)殛枠O泥沉在容器的底部,因此質量減小可能大于32g,也可能小于32g,錯誤。答案:C。
三、考查氧化還原反應
電子轉移(得失)數(shù)目問題的分析,如1 mol Na2O2與足量H2O或CO2反應,轉移的電子數(shù)為NA;1 mol Cl2與足量H2O或NaOH反應,轉移的電子數(shù)為NA; 其他如NO2與H2O反應、電解AgNO3溶液或CuSO4溶液的反應、Cl2與Fe的反應等,轉移電子數(shù)的情況均較特殊,分析該類題目時還要注意反應產物以及過量計算問題。
例3下列敘述正確的是( )。
A.Na在足量O2中燃燒,消耗l mol O2時轉移的電子數(shù)是4×6.02×1023
B.鹽酸和醋酸的混合溶液pH=1,該溶液中c(H+)=0.1 mol/L
C.1 L 0.1 mol/L NH4Cl溶液中的NH+4數(shù)是0.1×6.02×1023
D.標準狀況下2.24 L Cl2中含有0.2 mol 共價鍵
解析A.鈉與足量氧氣反應,可以生成氧化鈉,也可以生成過氧化鈉,但氧氣的物質的量一定時,由于生成物不能確定,則O元素的化合價不能確定,則轉移的電子數(shù)不能確定,錯誤;B.pH=1的溶液中c(H+)=0.1 mol/L,無論該溶液是單一的酸溶液還是混合的酸溶液,正確;C.銨根離子會發(fā)生水解反應,所以1 L 0.1 mol/L NH4Cl溶液中的NH+4數(shù)小于0.1×6.02×1023,錯誤;D.標準狀況下2.24L氯氣的物質的量是0.1 mol,1個氯氣分子中有一個共價鍵,所以1 mol氯氣中含有0.1NA個共價鍵,錯誤。答案:B。
四、考查弱電解質的電離、鹽類的水解
弱電解質在水溶液中部分電離;可水解的鹽溶液中,離子發(fā)生微弱水解,電離產生的離子數(shù)量均小于理論數(shù)量。如1 L 0.1 mol·L-1的乙酸溶液和1 L 0.1 mol·L-1的乙酸鈉溶液中CH3COO-的數(shù)目不相等且都小于0.1NA。
例4NA為阿伏加德羅常數(shù),下列敘述正確的是( )。
A.1 L 0.5 mol·L-1氨水中所含NH+4數(shù)為0.5NA
B.1 mol Fe與足量氯氣反應轉移的電子數(shù)為2 NA
C.標準狀況下,33.6 L CO2約含有1.5NA個分子
D.1 mol 中含碳碳雙鍵數(shù)為3 NA
解析A.氨水中的一水合氨是弱堿,部分電離,所以1 L 0.5 mol·L-1氨水中所含NH+4數(shù)小于0.5NA,錯誤;B.由于氯氣的氧化性強,可以把變價金屬Fe氧化為高價態(tài),所以1 mol Fe與足量氯氣反應轉移的電子數(shù)為3NA,錯誤;C.標準狀況下,33.6 L CO2的物質的量是1.5 mol,因此約含有1.5NA個分子,正確;D.苯的分子結構中無碳碳雙鍵,錯誤。答案:C。
五、考查一些特殊的反應
一氧化氮和氧氣常溫常壓下即可反應;二氧化氮和四氧化二氮之間的相互轉化、合成氨反應等屬于可逆反應,各物質的量小于理論量。
例5NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是()。
A.一定條件下,1 mol N2和3 mol H2充分反應,生成物中的N-H鍵數(shù)目為6NA
B.完全燃燒1.5 mol CH3CH2OH和C2H4的混合物,轉移電子數(shù)為18NA
C.100g 98%的濃硫酸中含氧原子個數(shù)為4NA
D.1 L 0.1 mol/L的Na2S溶液中S2-和HS-的總數(shù)為0.1NA
解析A.氮氣與氫氣的合成反應是可逆反應,所以1 mol N2和3 mol H2充分反應,生成氨氣的物質的量小于2 mol,則生成物中的N-H鍵數(shù)目小于6NA,錯誤;B.乙醇的分子式可寫為C2H4·H2O,所以1.5 mol CH3CH2OH和C2H4的混合物完全燃燒實際是1.5 mol C2H4完全燃燒,生成二氧化碳,所以轉移電子數(shù)目是1.5 mol×2×6×NA=18NA,正確;C.100 g 98%的濃硫酸中硫酸的質量是98 g,物質的量是1 mol,硫酸中O原子數(shù)目是4NA,但濃硫酸中含有2g水中也含有O原子,所以氧原子總數(shù)大于4NA,錯誤;D.根據(jù)元素守恒,1 L 0.1 mol/L的Na2S溶液中S2-和H2S、HS-的總數(shù)為0.1NA,錯誤。答案:B。
總之,結合阿伏加德羅常數(shù)為NA,判斷一定量的物質所含有的某種粒子數(shù)目的多少以及在物質轉化過程中微粒數(shù)的變化,是高考命題的熱點之一,在近幾年的各種高考試題中保持了相當強的連續(xù)性。這種題型所涉及的內容非常豐富,并在平時的復習中應注意知識的積累和總結,并及時強化訓練,定會收到滿意的成效。
(收稿日期:2015-12-15)