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【化学】有关阿伏加德罗常数的五个考查点

2013-05-05 18:05:22
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阿伏加德罗常数(NA)是高考的热点、难点,该部分考查的内容包括阿伏加德罗常数的使用、阿伏加德罗定律及其推论,以NA为载体考查化学基本概念、基本原理,如氧化还原反应中电子转移情况、弱电解质的电离、弱酸(碱)离子的水解、物质的结构等。阿伏加德罗常数的相关试题难度不大,但概念性强,区分度好,考查形式多样,陷阱设置较多,在近几年高考试题中重现率几乎达到了100%,足以说明阿伏加德罗常数这一化学用语在中学化学知识中的重要地位。下面就总结一下有关阿伏加德罗常数的5个考点。
1.考查气体摩尔体积的使用条件  
在使用22.4 L·mol-1 进行气体体积与物质的量的转化时,需强化对“在标准状况下,任何气体的气体摩尔体积均约为22.4 L·mol-1 的理解。(1)研究对象所处条件为标准状况(0 101 kPa)下,题目中常以“常温常压”、“某温度、压强”或者未指明条件进行设置,此时气体摩尔体积未知,不能进行体积与物质的量之间的转化;(2)研究对象是气体,标准状况下为非气态的常见物质有①液态:CH2Cl2CCl4C4C16的烃等;②固态:SO3、冰醋酸等。同时注意任意气体是指单一气体,或者不发生化学反应的混合气体。
典例1  NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是
A.常温常压下,22.4 L甲烷气体中所含分子数为NA
B.标准状况下,11.2 L H2O2的混合气体中所含原子数为NA
C.标准状况下,22.4 L四氯化碳的分子数为NA
D.标准状况下,22.4 L水蒸气中氧原子数为NA
【解析】 常温常压下,气体摩尔体积为24.8 L·mol-122.4 L甲烷气体中所含分子数小于NAA错误;标准状况下,H2O2不反应,11.2 L混合气体的物质的量为0.5 mol,两气体均是双原子分子,混合气体中所含原子数为NAB项正确;四氯化碳在标准状况下呈液态,不能通过其体积确定其物质的量,C错误;标准状况下,水是冰水混合物,而非水蒸气,描述错误,同时标准状况下,22.4 L冰水混合物的物质的量大于1 molD项错误。答案:
2.考查阿伏加德罗定律及其推论  
解答阿伏加德罗定律及其推论的相关题目,关键在 于对理想气体状态方程 pVnRTR是常数)的领悟及公式的相关变形。pVnRTpVm/MRTpMm/VRT(即pM=ρRT) 。在各个变形公式中,只需确定部分物理量相等,余下两物理量之间成正比例或者反比例关系,平常学习中要加强对公式的换算,多积累可提高解题的效率和准确率。
典例在三个密闭容器中分别充入NeN2H2三种气体,下列有关说法中正确的是
A.等物质的量的NeN2H2所含分子数均为 NA 
B.若三个容器体积和温度均相同且通入气体的物质的量相等,有p(N2)p(Ne)p (H2)
C.若三个容器温度和压强均相同且通入气体的质量相等,有V(H2)V(Ne)V (N2) 
D.若三个容器温度和压强均相同,有ρ(H2)>ρ(Ne)>ρ(N2)
【解析】阿伏加德罗常数是指1 mol任何微粒中含有的微粒数,等物质的量不一定是1 molA项错误;结合 pVnRT,在VTn 均相同时,气体的压强相等,B项错误;结合VMmRT/p知,在mTp相同时,VM成反比 ,C项正确;结合 pM=ρRT,在Tp相同时,ρ、M成正比 ,D项错误。答案:C
3.考查物质中的粒子数  
解决物质中粒子数关系,需把握以下问题:(1)相同种类、个数的原子形成原子(团)、官能团、离子后电子总数之间的关系,如等量—OHOH-所含电子数不等;(2)同位素引入时,注意同位素原子的中子数变化对质量数变化的影响,核电荷数和核外电子数未发生变化,如18 g H182O1 mol H162O中分子总数、电子总数、原子总数、质子数、中子数、质量数、摩尔质量均不等;(3)分子与原子进行转化时,稀有气体是单原子分子,其余包括双原子、三原子和多原子分子。
典例3  NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是
A 1 mol羟基中电子数为10NA B18 g H182O分子中核外电子总数为NA 
C39 g Na2O2中,阴离子数为NA D.标准状况下,20 g氦气和11.2 L氟气所含原子数相等  
【解析】 1 mol羟基中有9NA个电子,A项错误;H182O的摩尔质量为20 g·mol-118 g(即0.9 molH182 O分子中核外电子总数是9NA B项错误;Na2O2中含有Na+ O22-39 g(即0.5 molNa2O2中,阴离子数为0.5NA C项错误;氦气(He)为单原子分子,20 g氦气中含原子数为NA,氟气为双原子分子,标准状况下11.2 L(即0.5 molF2中含原子数为NA D项正确。答案:D
4.考查氧化还原(电化学)反应中电子转移数目
氧化还原反应和电化学反应中,均出现电子转移的情况,氧化还原反应题目中,物质中某元素化合价升降情况不确定时不能依据物质的物质的量判断电子转移数目,存在过量问题时需按照不足量的物质进行计算,变价金属与不同氧化剂反应时,需明确变价金属氧化产物的化合价情况;电化学问题讨论应注意电化学特征问题陷阱的挖掘,电解精炼铜时,阴、阳极转移电子数相等,但是在阳极比铜活泼的金属先放电,溶解固体质量可能大于、小于或等于等物质的量的铜的质量,解答电子、电流的流量问题时还需识别流经途径是否正确。
典例4  NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是
A 在氧化还原反应中,每生成3 mol I2转移的电子数为6NA 
B5.6 g铁粉在0.1 mol氯气中充分燃烧,Fe失去的电子数小于0.3NA 
C.电解精炼铜时,若阴极得到的电子数为2NA,则阳极质量减少64 g
D.铜锌原电池中,当负极金属溶解6.5 g时,电解质溶液中有0.2NA个电子通过  
【解析】 在反应5I-+IO3-+6H+===3I2+3H2O中,每生成3 mol I2,转移5NA个电子,A项错误;5.6 g(即0.1 mol)铁粉与0.1 mol氯气反应时,铁粉过量,Fe失去的电子数与Cl2得到的电子数相等,为0.2NAB项正确;电解精炼铜时,阳极为粗铜,当转移2 mol电子时,阳极消耗的质量不一定为64 gC项错误;电子只流经导线,电解质溶液中是离子的定向移动形成电流,D项错误。答案:B
5. 考查物质(粒子)的电离、水解  
可溶性强电解质在水溶液中全部电离,以对应离子存在于溶液中;弱电解质的电离、盐类的水解均是可逆反应,反应物不能全部转化成生成物,在未知转化率的情况下,生成物的实际量无法计算,但确定比100%转化时的少;胶体生成时,水解反应可逆,同时胶粒会发生聚合,粒子数比全部转化的计算值小。
典例5  NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是
A.将71 g HCl溶于水配成1 L溶液,溶液中HCl分子数为NA
B.向沸水中逐滴加入100 mL 0.1 mol·L-1 饱和FeCl3溶液,形成的胶粒数为0.01NA
C1 L 0.1 mol·L-1Na2S溶液中S2- 个数为0.1NA 
D.向pH3的稀硝酸中加入58.5 g NaCl固体,Cl-个数为NA 
【解析】HCl溶于水后完全电离,溶液中不存在HCl分子,A项错误;FeCl3的水解反应是可逆反应,同时生成的Fe(OH)3胶体可聚集形成多核胶粒,胶粒数小于0.01NAB项错误;Na2S溶液中,电离出来的弱酸阴离子S2-易水解,使其粒子数减少,C项错误;n(Cl-)n(NaCl)58.5 g/58.5 g/mol1 mol,Cl-个数为NAD项正确。答案:D
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