新高考2022版高考化学总复习专题一化学计量微专题2阿伏加德罗常数的计算教案学案

微专题2　阿伏加德罗常数的计算

解决有关物质结构、化学平衡、电解质溶液等阿伏加德罗常数题时,最重要的一点是通过高考备考在头脑中形成牢固的“粒子观”和“变化观”,即分析题目时,首先要分析其粒子组成,然后分析哪些粒子会发生变化,如何变化,最后得出正确结论。

　　一、气体摩尔体积使用条件

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;注意标准状况下为非气体的物质:水、乙醇、三氧化硫、四氯化碳、苯等。但若给出非标准状况下气体的物质的量或质量,则此时物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。

◆典型案例

例1　正误判断(设NA为阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。

(1)常温常压下,14 g由N2与CO组成的混合气体含有的原子数目为NA (　　)

(2)常温常压下,22.4 L的NO2和CO2混合气体含有2NA个O原子 (　　)

(3)标准状况下,11.2 L苯中含有分子的数目为0.5NA (　　)

(4)标准状况下,22.4 L氨水含有NA个NH3分子 (　　)

　　答案　(1)√　(2)✕　(3)✕　(4)✕

二、阿伏加德罗常数题常见“陷阱”

1.标准状况下物质聚集状态难辨别性(标准状况下非气态物质有H2O、SO3、HF、CHCl3等)。

2.物质组成的特殊性[特殊物质中所含微粒(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目,如Ne、D2O、18O2、H37Cl等]。

3.化学反应的隐蔽性(如62 g Na2O溶于水后所得溶液中含有O2-数等)。

4.电子转移数目的难判断性(如5.6 g铁粉与硝酸反应失去的电子数等)。

5.物质结构的复杂性(如标准状况下1 mol苯中含碳碳键数目;P4分子中P原子和磷磷键数目之比等)。

6.电化学基本知识的模糊性(如铜的电解精炼时,每转移2 mol电子阳极上溶解的铜原子数等)。

7.电离与水解中概念的混淆与数据的缺失性(如1 mol FeCl3跟水完全反应转化为氢氧化铁胶体后,其中胶体粒子数目等)。

◆典型案例

例2　正误判断(设NA为阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。

(1)18 g D2O和18 g H2O中含有的质子数均为10NA (　　)

(2)60 g丙醇中存在的共价键总数为10NA (　　)

(3)2.0 g O与D2O的混合物中所含中子数为NA (　　)

(4)常温常压下,4.4 g乙醛所含σ键数目为0.7NA (　　)

　　答案　(1)✕　(2)✕　(3)√　(4)✕

三、电子转移(得失)数目问题“三注意”

一要注意是否发生歧化反应,如Cl2与H2O或NaOH发生反应时,消耗1 mol Cl2转移1 mol电子。

二要注意变价元素,如1 mol Fe与足量盐酸反应转移2 mol电子,而与足量硝酸反应转移3 mol电子。

三要注意氧化还原的竞争及用量问题,如向FeBr2溶液中通入Cl2,Cl2的量不同,转移的电子数不同。

◆典型案例

例3　正误判断(设NA为阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。

(1)氢氧燃料电池正极消耗22.4 L(标准状况)气体时,电路中通过的电子数目为2NA(　　)

(2)3 mol单质Fe完全转变为Fe3O4,失去8NA个电子 (　　)

(3)50 mL 12 mol/L盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA (　　)

(4)23 g钠在空气中充分燃烧时转移电子数为NA (　　)

　　答案　(1)✕　(2)√　(3)✕　(4)√

四、溶液中微粒数目的判断

溶液中微粒数目的判断考查解题方法:明确微粒存在形式和计算公式,正确解答。

(1)明确弱电解质的电离是微弱的、盐类的水解是微弱的。

(2)明确胶体粒子的存在形式不同于离子。

(3)明确计算公式,正确求算水电离的H+与OH-浓度,进而求算出微粒数目。

(4)明确公式n=cV,没有溶液体积不能求算粒子数。

(5)明确在弱电解质溶液中存在电荷守恒、物料守恒和质子守恒。

◆典型案例

例4　正误判断(设NA为阿伏加德罗常数的值。正确的画“√”,错误的画“✕”)。

(1)2 L 0.5 mol·L-1亚硫酸溶液中含有的H+数为2NA (　　)

(2)1 L 0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中H2CO3、HC和C的粒子数之和为0.1NA (　　)

(3)标准状况下,22.4 L盐酸含有NA个HCl分子 (　　)

(4)1 L 1 mol·L-1的NaClO溶液中含有ClO-的数目为NA (　　)

　　答案　(1)✕　(2)√　(3)✕　(4)✕

　　五、物质转化中隐含的反应判断

关注特征反应,抓住常考方向,正确解题。

(1)产物不唯一,如甲烷的光卤代反应,生成五种产物。

(2)可逆反应进行不完全,生成产物量不能确定。常见可逆反应:N2+3H2 2NH3、2SO2+O2 2SO3、2NO2 N2O4、Cl2+H2O HCl+HClO等。

(3)随着反应的进行,溶液浓度降低,反应停止或改变。如C与浓硫酸、MnO2与浓盐酸的反应等。

(4)电化学中的电极反应、电极产物与转移电子的关系。如电解精炼铜、电镀、燃料电池等。

◆典型案例

例5　设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 (　　)

A.1.0 mol CH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA

B.密闭容器中,2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数为2NA

C.电解精炼铜时,电解池中每转移1 mol电子时阴极上析出铜原子0.5NA

D.50 mL 12 mol·L-1的盐酸与足量MnO2共热,转移电子数为0.3NA

　　答案　C

名师总结

1.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是 (　　)

A.Cu与浓硝酸反应生成4.6 g NO2和N2O4混合气体时,转移电子数为0.1NA

B.标准状况下,2.24 L己烷中共价键的数目为1.9NA

C.在0.1 mol/L的Na2CO3溶液中,阴离子总数一定大于0.1NA

D.34 g H2O2中含有的阴离子数为NA

答案　A　标准状况下,己烷不是气体,因此不能使用标准状况下气体摩尔体积计算其物质的量及化学键的数目,B错误;题目没有给出溶液体积,无法计算溶液中阴离子的数目,C错误;H2O2是共价化合物,不存在离子,D错误。

2.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 (　　)

A.1 L 0.1 mol·L-1 NaClO溶液中含有的ClO-数为0.1NA

B.1 mol Fe在1 mol Cl2中充分燃烧,转移的电子数为3NA

C.常温常压下,32 g O2与O3的混合气体中含有的分子总数小于NA

D.标准状况下,22.4 L HF中含有的氟原子数目为NA

答案　C　NaClO为强碱弱酸盐,ClO-会水解,使溶液中ClO-的物质的量小于0.1 mol,即数目小于NA,A项错误;根据反应2Fe+3Cl2 2FeCl3可知铁过量,1 mol Cl2参与反应转移2 mol电子,B项错误;标准状况下HF为液态,故不能根据气体摩尔体积来计算其物质的量,D项错误。

3.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 (　　)

A.1 L 0.1 mol·L-1 NH4Cl溶液中,N的数量为0.1NA

B.2.4 g Mg与足量H2SO4完全反应,转移的电子数为0.1NA

C.标准状况下,2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2NA

D.0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后,其分子总数为0.2NA

答案　D　NH4Cl溶液中,N因水解而减少,N的数目小于0.1NA,A项错误;2.4 g Mg的物质的量为0.1 mol,与足量H2SO4完全反应转移的电子数为0.2NA,B项错误;标准状况下,气体摩尔体积为22.4 L·mol-1,2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.1NA,C项错误。

4.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 (　　)

A.0.1 mol的11B中,含有0.6NA个中子

B.pH=1的H3PO4溶液中,含有0.1NA个H+

C.2.24 L(标准状况)苯在O2中完全燃烧,得到0.6NA个CO2分子

D.密闭容器中1 mol PCl3与1 mol Cl2反应制备PCl5(g),增加2NA个P—Cl键

答案　A　溶液体积未知,无法计算氢离子个数,B项错误;标准状况下苯是固体,不能用气体摩尔体积计算,C项错误;PCl3与Cl2生成PCl5(g)的反应是可逆反应,所以1 mol PCl3与1 mol Cl2反应制备PCl5(g),增加的P—Cl键的数目小于2NA,D项错误。