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新高考化学一轮复习考点举一反三讲义第01讲 物质的量、气体摩尔体积(2份,原卷版+解析版)
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一、题型精讲TOC \ "1-3" \h \u
\l "_Tc21817" 题型01 考查物质的量摩尔质量与摩尔体积 PAGEREF _Tc21817 \h 1
\l "_Tc28282" 题型02 考查阿伏加德罗定律及应用 PAGEREF _Tc28282 \h 4
\l "_Tc19751" 题型03 阿伏加德罗常数与气体摩尔体积 PAGEREF _Tc19751 \h 7
\l "_Tc3071" 题型04 阿伏加德罗常数与物质结构及化学键 PAGEREF _Tc3071 \h 10
\l "_Tc28750" 题型05 阿伏加德罗常数与电子转移数目 PAGEREF _Tc28750 \h 13
\l "_Tc3212" 题型06 阿伏加德罗常数与隐含的条件或反应 PAGEREF _Tc3212 \h 16
\l "_Tc6467" 题型07 阿伏加德罗常数与溶液中微粒数目 PAGEREF _Tc6467 \h 19
题型01 考查物质的量摩尔质量与摩尔体积
1.摩尔质量及单位
(1)第一:单位物质的量的物质所具有的质量。
(2)常用单位:g·ml-1。
(3)物质的量(n)、质量(m)和摩尔质量(M)之间关系:M=eq \f(m,n)。
2.摩尔质量数值:以 g·ml-1为单位时,任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的相对分子(原子)质量。
(1)使用范围:A.任何一种微观粒子 B.无论是否纯净 C.无论物质的状态
(2)将物质的质量换算成物质的量,换算成粒子数,将气体物质质量换算成体积(标准状况),都要通过摩尔质量这一桥梁进行。
3.求气体摩尔质量M的常用方法
(1)根据物质的质量(m)和物质的量(n):M=m/n。
(2)根据一定质量(m)的物质中微粒数目(N)和阿伏加德罗常数(NA):M=NA·m/N。
(3)根据标准状况下气体的密度ρ:M=ρ×22.4(g·ml-1)。
(4)根据气体的相对密度(D=ρ1/ρ2):M1/M2=D。
(5)对于混合气体,求其平均摩尔质量,上述计算式仍然成立;还可以用下式计算:M=M1×a%+M2×b%+M3×c%……,a%、b%、c%……指混合物中各成分的物质的量分数(或体积分数)。
4.气体摩尔体积及单位
(1)定义:单位物质的量的气体所占的体积,符号为Vm,标准状况下,Vm约为 22.4L·ml-1。
(2)单位:L/ml(或L·ml-1)。
(3)基本关系式:n=eq \f(V,Vm)=eq \f(m,M)=eq \f(N,NA)
使用范围:只要物质的组成不变,无论是何状态都可以使用。
适用对象:单一气体或互不反应的混合气体。
5.气体摩尔体积影响因素:气体摩尔体积的数值不是固定不变的,它决定于气体所处的温度和压强。
(1)标准状况:0℃、1atm即1.01×105Pa。
(2)理想气体:A.不计大小但计质量;B.不计分子间的相互作用。
(3)标准状况下的气体摩尔体积:约22.4L·ml-1。
【易错警示】
(1)摩尔质量、相对原子(或分子)质量的含义不同,不是同一个物理量。二者单位也不同,摩尔质量的单位是g·ml-1或kg·ml-1,相对原子(或分子)质量的单位为1,当摩尔质量以g·ml-1为单位时,二者在数值上相等。
(2)对具体的物质,其摩尔质量是确定的,不随物质的量的多少而变化,也不随物质的聚集状态而变化。
【例1】(2025·陕西渭南·二模)在恒温密闭容器中,某液态化合物XY2和一定量的氧气恰好完全燃烧,反应方程式为:XY2(液)+3O2(气)===XO2(气)+2YO2(气)。在标准状况下测得生成物的体积是33.6 L,密度是2.56 g/L。下列叙述中正确的是( )
A.在标准状况下,参加反应的O2体积为112 L
B.XY2的摩尔质量为76 g/ml
C.Y元素符号为C
D.在相同条件下测得反应后气压明显减小
【答案】B
【解析】A项,由方程式XY2(液)+3O2(气)===XO2(气)+2YO2(气),可知反应前后气体的体积不发生变化,故V(O2)=V(XO2)+V(YO2)=33.6 L,即在标准状况下,参加反应的O2体积为33.6 L,错误;B项,生成物的总质量为33.6 L×2.56 g·L-1≈86.0 g,氧气的物质的量为 eq \f(33.6 L,22.4 L·ml-1) =1.5 ml,根据质量守恒定律可知XY2的质量为86.0 g-1.5 ml×32 g/ml=38.0 g,根据方程式可知n(XY2)= eq \f(1,3) n(O2)= eq \f(1,3) ×1.5 ml=0.5 ml,XY2的摩尔质量为 eq \f(38 g,0.5 ml) =76 g/ml,正确;C项,由B项分析可知,XY2的相对分子质量为76,结合产物XO2,YO2均为气体,X、Y的化合价均为+4价,可推测为C和S,76=12+32×2,故Y为S,X为C,错误; D项,由方程式XY2(液)+3O2(气)===XO2(气)+2YO2(气),可知反应前后气体的体积不发生变化,在相同条件下测得反应后气压基本不变,错误。
【变式1-1】(2025·辽宁抚顺·三模) 据央视新闻报道,在政府工作报告中指出,建设一批光网城市,推进5万个行政村通光纤,让更多城乡居民享受数字化生活。光缆的主要成分为SiO2。下列叙述正确的是( )
A.SiO2的摩尔质量为60
B.标准状况下,15 g SiO2的体积为5.6 L
C.SiO2中Si与O的质量比为7∶8
D.相同质量的SiO2和CO2中含有的氧原子数相同
【答案】C
【解析】摩尔质量的单位为g·ml-1,A项错误;标准状况下SiO2为固体,B项错误;SiO2中Si与O的质量比为28∶32=7∶8,C项正确;SiO2和CO2的摩尔质量不同,D项错误。
【变式1-2】(2025·江西·二模)一定温度和压强下,30 L某种气态纯净物中含有6.02×1023个分子,这些分子由1.204×1024个原子组成,下列有关说法中不正确的是( )
A.该温度和压强可能是标准状况
B.标准状况下该纯净物若为气态,其体积约是22.4 L
C.每个该气体分子含有2个原子
D.若O2在该条件下为气态,则1 ml O2在该条件下的体积也为30 L
【答案】A
【解析】若该物质为气态物质,则其在标准状况下的体积为22.4 L,故该温度和压强不可能是标准状况,A项错误,B项正确;由分子数和原子数的关系可知该分子为双原子分子,且其物质的量为1 ml,C项正确;根据题意,在此温度和压强条件下,Vm=30 L·ml-1,D项正确。
【变式1-3】(2025·河南·三模)科学家屠呦呦因发现青蒿素和双氢青蒿素治疗疟疾的新疗法而获得诺贝尔生理学或医学奖。双氢青蒿素的化学式为C15H24O5,相对分子质量为284。下列关于双氢青蒿素的说法正确的是( )
A.NA个双氢青蒿素的质量为284 g·ml-1
B.均为NA的C、H、O三种原子的质量比6∶1∶8
C.14.2 g双氢青蒿素中含有的原子总数为2.2NA
D.含有NA个碳原子的双氢青蒿素的物质的量为1 ml
【答案】C
【解析】质量的单位是g,不是g·ml-1,A错误;当摩尔质量的单位是g·ml-1时,均为NA个C、H、O三种原子的物质的量为1 ml,分别乘以各自的摩尔质量12 g·ml-1、1 g·ml-1、16 g·ml-1,得到质量比12∶1∶16,B错误;14.2 g双氢青蒿素的物质的量是14.2 g÷284 g·ml-1=0.05 ml,由于一个分子中含有的原子个数是44个,所以0.05 ml双氢青蒿素中含有的原子的总数为2.2NA,C正确;一个双氢青蒿素的分子中含有15个碳原子,含有NA个碳原子的双氢青蒿素的物质的量为1 ml÷15≈0.067 ml,D错误。
题型02 考查阿伏加德罗定律及应用
1.阿伏加德罗定律:在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体,含有相同数目的分子(或气体的物质的量相同)。
【易错警示】注意“三同”定“一同”,即同温、同压下,同体积的任何气体具有相同的分子数。
2.阿伏加德罗定律的推论(以下用到的符号:ρ为密度,p为压强,n为物质的量,M为摩尔质量,m为质量,V为体积,T为热力学温度)
【解题通法】应用阿伏加德罗定律解题的一般思路
第一步,分析“条件”:分析题干中的条件,找出相同与不同。
第二步,明确“要求”:分析题目要求,明确所要求的比例关系。
第三步,利用“规律”:利用阿伏加德罗定律及其推论,根据条件和要求进行判断。
应用阿伏加德罗定律解题的一般思路
第一步,分析“条件”:分析题干中的条件,找出相同与不同。
第二步,明确“要求”:分析题目要求,明确所要求的比例关系。
第三步,利用“规律”:利用阿伏加德罗定律及其推论,根据条件和要求进行判断。
【例2】(2025·辽宁·一模)如图所示,向密闭容器内可移动活塞的两边分别充入CO2、H2和O2的混合气体(已知CO2体积占整个容器体积的1/5),将H2和O2的混合气体点燃引爆。活塞先左弹,恢复室温后,活塞右滑并停留于容器的中央。下列说法错误的是( )
A.反应前,活塞左右两边气体原子数之比为3∶4
B.活塞移动情况说明H2、O2燃烧放热,且该反应气体分子数减少
C.反应后恢复到室温,活塞左右两边气体的物质的量相等
D.原来H2和O2的体积之比可能为3∶1或1∶1
【答案】A
【解析】反应前CO2体积占整个容器体积的1/5,则CO2和混合气体的体积比为1∶4,物质的量之比为1∶4,原子数之比为3∶8,A错误;将H2和O2的混合气体点燃引爆,活塞先左弹说明反应放热,活塞右滑并停留于容器的中央可以说明该反应气体分子数减少,B正确;反应后活塞停留于容器的中央,说明活塞左右两边气体的物质的量相等,C正确;通过题图分析,在同温同压下,原来CO2和混合气体的体积比为1∶4,假设CO2为1 ml,则氢气和氧气的混合气体为4 ml,点燃后,氢气和氧气反应生成水,气体剩余1 ml,根据方程式2H2+O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2H2O分析,若氢气剩余1 ml,反应消耗的氢气物质的量为2 ml,氧气为1 ml,则原来氢气和氧气的物质的量之比可能为3∶1,或氧气剩余1 ml,反应消耗的氢气物质的量为2 ml,氧气为1 ml,则原来氢气和氧气的物质的量之比可能为2∶2=1∶1,同温同压下,气体的物质的量与体积成正比,D正确。
【变式2-1】(2025·广东广州·一模)现有两种金属单质X和Y,取等物质的量的X、Y分别与足量稀硫酸完全反应,同温同压下产生气体的体积分别为V1 mL、V2mL。下列推断正确的是( )
A.参与反应的X、Y的质量之比为V2∶V1
B.X、Y的摩尔质量之比为V1∶V2
C.反应产物中X、Y对应元素的化合价之比为V1∶V2
D.X、Y消耗稀硫酸的体积之比为2V1∶V2
【答案】C
【解析】设金属为M、化合价为n,金属与酸反应的离子方程式为2M+2nH+===2Mn++nH2↑。A项,设X和Y的摩尔质量分别为M和N。化合价分别为a、b,由等物质的量的X、Y分别与足量稀硫酸完全反应,同温同压下产生气体的体积分别为V1 mL、V2 mL,可得参与反应的X、Y的质量之比为:eq \f(\f(V1,Vm)×2,a)×M:eq \f(\f(V2,Vm)×2,b)×N=eq \f(MV1,a):eq \f(NV2,b),故A错误;B项,设等物质的量的X和Y的质量分别为m1和m2,化合价分别为a、b,由等物质的量的X、Y分别与足量稀硫酸完全反应,同温同压下产生气体的体积分别为V1 mL、V2 mL,可得X、Y的摩尔质量之比为:eq \f(m1,\f(\f(V1,Vm)×2,a)):eq \f(m2,\f(\f(V2,Vm)×2,b))=eq \f(am1,V1):eq \f(bm2,V2),故B错误;C项,设化合价分别为a、b,由等物质的量的X、Y分别与足量稀硫酸完全反应,同温同压下产生气体的体积分别为V1 mL、V2 mL,可得:eq \f(\f(V1,Vm)×2,a)=eq \f(\f(V2,Vm)×2,b),则a∶b= V1∶V2,故C正确;D项,硫酸的浓度未知,无法计算X、Y消耗稀硫酸的体积之比,故D错误。
【变式2-2】(2025·四川巴中·三模)同温同压下,A容器中盛有H2,B容器中盛有NH3,若使它们所含的原子数相等,则两个容器的容积之比是( )
A.2∶1B.1∶5
C.2∶3D.5∶1
【答案】A
【解析】假设二者物质的量分别为x ml 和y ml,则H2含2x ml 原子,NH3含4y ml 原子,有2x=4y,x∶y=2∶1,同温同压下体积比也为2∶1。
【变式2-3】(2025·江苏南京·一模)向三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体,下列有关这三种气体的叙述中正确的是( )
A.温度、压强相同时,三种气体的密度关系:H2>Ne>O2
B.质量、温度、压强均相同时,三种气体的体积关系: O2>Ne>H2
C.温度、密度相同时,三种气体的压强关系:H2>Ne>O2
D.温度、压强、体积均相同,三种气体的质量关系: H2>Ne>O2
【答案】C
【解析】由PV=nRT可推知,PM=ρRT,可知温度、压强相同时,气体密度和摩尔质量成正比,摩尔质量:H2<Ne<O2,则密度:H2<Ne<O2,A错误;由A可知,温度、压强相同时,密度:H2<Ne<O2,根据公式ρ= eq \f(m,V) ,质量相同,则体积:H2>Ne>O2,B错误;根据PM=ρRT知,温度、密度相同时,气体的压强与摩尔质量成反比,则温度、密度相同时,摩尔质量和压强成反比,压强:H2>Ne>O2,C正确;由PV=nRT可知,温度、压强、体积均相同,气体物质的量相同,根据公式m=nM,质量:H2<Ne<O2,D错误。
题型03 阿伏加德罗常数与气体摩尔体积
1.使用“Vm=22.4 L·ml-1”计算的两个前提条件:
①标准状况;②气体。若题中出现物质的体积,先考虑该物质是不是气体,若为气体,再考虑是不是标准状况,只有同时满足上述两个条件,才能进行相关计算。在标准状况(0 ℃、101 kPa)下,1 ml任何气体的体积约为22.4 L,分子数为NA,即Vm=22.4 L·ml-1。非气体不适用。
2.熟记常考的标准状况下的非气态物质:
H2O、H2O2、NO2、HF、SO3、Br2、烃类(含4个碳以上)、卤代烃(除CH3Cl外)、醇类(如C2H5OH等)、醛类(甲醛除外)、羧酸及其衍生物等。
①常温常压下,气体体积不能通过 22.4 L·ml-1转化计算;
②常温常压下,1 ml CO2质量为44 g,分子数是NA(气体质量和所含的粒子数与所处外界条件无关)
【解题通法】应用阿伏加德罗定律解题的一般思路
第一步,分析“条件”:分析题干中的条件,找出相同与不同。
第二步,明确“要求”:分析题目要求,明确所要求的比例关系。
第三步,利用“规律”:利用阿伏加德罗定律及其推论,根据条件和要求进行判断。
应用阿伏加德罗定律解题的一般思路
第一步,分析“条件”:分析题干中的条件,找出相同与不同。
第二步,明确“要求”:分析题目要求,明确所要求的比例关系。
第三步,利用“规律”:利用阿伏加德罗定律及其推论,根据条件和要求进行判断。
【例3】(2025·黑龙江大庆·一模)实验室中可用下图流程制备晶体,为阿伏加德罗常数。下列说法错误的是
A.当标况下消耗的体积为11.2L时,理论上有64g铜溶解
B.1ml 离子中键的数目为16
C.0.1ml/L的溶液中,数目为0.2
D.若生成1ml ,转移的电子数为2
【答案】C
【解析】当标况下消耗的体积为11.2L时,转移2ml电子,根据得失电子守恒,理论上有1ml铜溶解,即有64g铜溶解,故A正确;中N-H键、NH3与Cu2+的配位键是键,1ml 离子中键的数目为16,故B正确;没有明确溶液体积,不能计算0.1ml/L的溶液中数目,故C错误;铜元素化合价由0升高为+2,若生成1ml ,转移的电子数为2,故D正确;故选C。
【变式3-1】(2025·河南安阳·一模)设NA表示阿伏加德罗常数的值。下列关于CO2与Na2O2反应的说法正确的是
A.11.2L产物O2中含有的原子数是NA
B.常温常压下,4.4gCO2中含有的价层电子数为1.6NA
C.3.9gNa2O2中含有的共用电子对数为0.1NA
D.1mlNa2O2和过量CO2反应时转移的电子数为2NA
【答案】B
【解析】题干未告知气体所处的状态,无法计算11.2L产物O2中含有的原子数,A错误;已知1分子CO2中含有的价层电子数为:4+2×6=16,则常温常压下,4.4gCO2中含有的价层电子数为=1.6NA,B正确;已知Na2O2是由Na+和构成的,1个中只含有1个O-O键,故3.9gNa2O2中含有的共用电子对数为=0.05NA,C错误;由反应方程式2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2可知,1mlNa2O2和过量CO2反应时转移的电子数为NA,D错误;故选B。
【变式3-2】(2025·河南·二模)HgS常用于制作红色颜料、防腐剂。王水清除残留HgS粉末:。设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述错误的是
A.标准状况下,含原子总数为
B.盐酸含数为
C.完全反应时生成的含键数目为
D.每生成时转移电子数为
【答案】C
【解析】标准状态下,的物质的量为0.5ml,含1ml原子,含原子总数为NA,故A正确;盐酸完全电离,故盐酸含,含氯离子数为6NA,故B正确;由题干可知,完全反应时,生成,含键,故C错误;的物质的量为0.2ml,硫由价升至0价,故生成时转移0.4ml电子,转移电子数为0.4NA,故D正确;故选C。
【变式3-3】(2025·山西晋中·二模)设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,正己烷所含的分子数目为
B.溶液中含阴离子的数目小于
C.的乙酸溶液中,含有键的数目为
D.聚乙烯和聚丙烯的混合物中含碳原子数为
【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:,消耗一个S2-生成2个阴离子,故阴离子的数目大于,B错误;的乙酸溶液中乙酸的物质的量为,则乙酸分子中键的数目为,但是溶剂水分子中还含有,C错误;聚乙烯和聚丙烯的最简式均为CH2,故混合物中含有的CH2的物质的量为0.4ml,则含个碳原子,D正确;故选D。
题型04 阿伏加德罗常数与物质结构及化学键
此角度所设题目考查的主要内容包括:一定量的物质中所含相关粒子的数目(如质子数、中子数、电子数、离子数、电荷数);一定量的物质中存在的化学键数目(如共价键数目)。
【解题通法】
(1)物质中粒子的数目
①一定质量的物质中所含的原子数、分子数、质子数、中子数、电子数等。如1.8 gD2O中所含的质子数等。
②一定质量的有机基团中含有的原子数、质子数、电子数等,如—CH3、—OH等。
(2)物质结构中的价键数目
= 1 \* GB3 ①确定有机化合物中的价键数目要依据其结构式,在依据键线式分析时,要防止漏掉C—H。
= 2 \* GB3 ②注意一些特殊物质中的价键情况,如芳香族化合物的苯环中不含碳碳双键。
③熟记常考物质中的价键数目(设NA表示阿伏加德罗常数的值):1 ml SiO2中含有4NA个Si—O;1 ml金刚石含有2NA个C—C;1 ml白磷中含P—P的数目为6NA等。
④注意σ键和π键,单键都是σ键,双键含1个σ键和1个π键,三键含1个σ键和2个π键;配位键属于σ键。
⑤注意原子杂化方式(sp、sp2、sp3)、手性碳原子的判断,抓住原子的成键数目判断杂化方式。
【例4】(2025·福建厦门·二模)联氨可用于镜面镀银,其原理为(未配平)。设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A.中非极性键的数目为
B.晶体中键的数目为
C.溶液中的数目为
D.该反应中每转移电子生成的数目为
【答案】C
【解析】32g N2H4的物质的量为1ml,N2H4分子中N—N键为非极性键,1个N2H4分子中有1个非极性键,所以1ml N2H4中非极性键的数目为NA,A正确;1ml 中σ键的物质的量为4ml,1ml 中σ键的物质的量为3ml,1个NH4NO3分子中有7个σ键,所以1ml NH4NO3中σ键的数目为7NA,B正确;[Ag(NH3)2]+是络合离子,其中Ag+被NH3分子络合,所以在[Ag(NH3)2]NO3溶液中,Ag+的数目少于0.01NA,C错误;反应方程式为4[Ag(NH3)2]++N2H4→4Ag↓+N2↑+4+4NH3,其中N2H4被氧化,N的化合价从-2变为0,所以每生成1ml N2,转移4ml电子,即每转移1ml电子生成0.25ml N2,数目为0.25NA,D正确;故选C。
【变式4-1】(2025·河北石家庄·二模)将水滴到非金属卤化物上,则源源不断地产生卤化氢气体,发生反应方程式如:(未配平),若为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是
A.X的化学式为
B.18g冰晶体中氢键数目为,冰晶体中水分子空间利用率低
C.1 ml 和1ml 的价层电子对数均为
D.、、HBr均是由极性键构成的极性分子
【答案】A
【分析】根据原子守恒配平反应,所以X是,据此回答。
【解析】由上述分析可知X为,A错误;,冰中每个水分子形成4个氢键,每个氢键被2个水分子共用,所以1个水分子平均含2个氢键,1ml冰晶体中氢键数目为;冰晶体中水分子间因氢键有较大空隙,空间利用率低,B正确;中P的价层电子对数为,中O的价层电子对数为,所以1ml和1ml的价层电子对数均为,C正确;键、键、键均是不同原子间形成的极性键,是三角锥形、是V形、HBr是直线形,分子结构不对称,均是极性分子,D正确;故选A。
【变式4-2】(2025·贵州毕节·二模)可用作潜水或宇航装置的吸收剂和供氧剂,反应方程式为。为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.晶体中离子数目为
B.中键的数目为
C.溶液含有的氧原子数目为
D.反应生成时转移的电子数目为
【答案】B
【解析】1mlNa2O2晶体中包括2mlNa+和1ml,故A错误;CO2结构为O=C=O,包含2个C-Oσ键,和2个键,因此44g(1ml)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;故选B。
【变式4-3】(2025·吉林·二模)每年10月23日为“摩尔日”,NA表示阿伏加罗常数的值。下列叙述正确的是
①标准状况下,44.8L的SO3溶于水得到2ml的H2SO4
②1ml苯乙烯中含有的碳碳双键数为NA
③44g环氧乙烷()中所含共价键数目为3NA
④常温下,2L1ml/LNH4Cl溶液与1L2ml/LNH4Cl溶液中的数目均小于2NA,且前者更小
⑤1ml铁粉在1ml氯气中充分燃烧,失去的电子数为3NA
⑥常温下,pH=13的KOH溶液中OH-的数目为0.1NA
A.①②B.②④C.②⑤D.③⑥
【答案】B
【解析】①标准状况下SO3非气体,无法确定其物质的量,错误;
②苯环不含碳碳双键,因此1ml苯乙烯中含有的1ml碳碳双键,数量为NA,正确;
③1ml环氧乙烷中含1mlC-C键、2mlC-O键和4mlC-H键,因此44g(1ml)环氧乙烷中所含共价键数目为7NA,错误;
④在溶液中会发生水解,因此2L1ml/LNH4Cl溶液与1L2ml/LNH4Cl溶液中的数目均小于2NA,前者溶液浓度小于后者,稀溶水解程度更大,因此前者的数目更小,正确;
⑤根据2Fe+3Cl2=2FeCl3,1ml铁粉在1ml氯气中充分燃烧,Fe过量,只有Fe参与反应,失去的电子数为,错误;
⑥常温下,pH=13的KOH溶液中OH-的浓度为0.1ml/L,由于未知溶液体积,无法确定OH-的数目,错误;
故答案为B。
题型05 阿伏加德罗常数与电子转移数目
此角度易在特殊氧化还原反应中电子转移数目上命题,主要的命题点有:歧化反应中转移的电子数(如Cl2与NaOH溶液的反应);变价元素的单质参与反应时转移电子数(量不同,所表现的化合价不同,如Fe与HNO3反应,Fe不足,生成Fe3+;Fe过量,生成Fe2+。氧化剂或还原剂不同,所表现的化合价不同,如Cu与Cl2反应生成CuCl2,而Cu与S反应生成Cu2S)。
(1)注意常考易错反应。如:2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+2HCl=FeCl2+H2↑。
(2)注意反应顺序。如:FeBr2和Cl2的反应中,当有部分Br-发生反应时,Fe2+已完全反应,计算转移电子数时,要把两步的转移电子数合并计算。
(3)要注意特殊物质。如:①由Na2O2、H2O2制取1 ml O2转移2 ml电子;
②Fe与S、I2、非氧化性酸反应,1 ml Fe转移2 ml电子;1 ml Fe与足量的Cl2、稀HNO3反应,转移3 ml电子。
(4)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+。
【解题通法】特殊反应中电子转移总数
【例5】(2025·辽宁抚顺·二模)氮化硅因其优异的性能而被广泛应用于高温耐火材料、机械工业、航空航天、生物医学等多个领域,可由石英与焦炭在高温的氮气流中通过以下反应制备:
NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.反应消耗44.8L N2时转移的电子数为12NA
B.每消耗60g SiO2,生成物中Si原子数目为NA
C.反应中每生成1ml氧化产物,消耗氧化剂为1ml
D.28g N2含π键数目NA
【答案】B
【解析】题目未指明气体状态(是否标准状况),不可以计算转移电子数,A错误;60gSiO2的物质的量为1ml,根据反应式,3mlSiO2生成1mlSi3N4(含3mlSi原子),则1mlSiO2对应生成1mlSi原子,数目是NA,B正确;氧化产物为CO(C从0→+2),每生成6mlCO需2mlN2(氧化剂),每生成1mlCO需mlN2,而非1ml,C错误;28gN2为1ml,每个N2分子含2个π键(三键结构:1σ+2π),总π键数为2NA,D错误;故选B。
【变式5-1】(2025·海南·一模)设为阿伏加德罗常数,下列有关说法错误的是
A.5.6gFe与足量的硫单质反应,转移的电子数为0.2NA
B.常温常压下,中含有的Si—O键数目为
C.常温常压下92g的NO2和N2O4混合气体含有的氧原子数为4NA
D.含2mlH2SO4的浓硫酸与足量的铜在加热的条件下反应,生成NA个气体分子
【答案】D
【解析】Fe与S反应生成FeS,Fe的价态由0→+2,5.6g Fe(0.1ml)转移0.2ml电子,即0.2NA,A正确;30g SiO2(0.5ml)中每个Si原子形成4个Si—O键,总键数为0.5×4=2ml,即2NA,B正确;NO2和N2O4的最简式均为NO2,92g混合气体对应2ml NO2,氧原子数为2×2=4ml,即4NA,C正确;浓硫酸与铜反应时,随浓度降低反应停止,2ml H2SO4无法完全反应,生成的气体分子数小于NA,D错误;故选D。
【变式5-2】(2025·湖北襄阳·三模)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A.,每生成5 ml CO2转移的电子数为10NA
B.用电解粗铜的方法精炼铜,当电路中通过的电子数为NA时,阳极溶解的Cu小于32 g
C.常温下,1 L pH=5的NH4Cl溶液中,水电离出的OH-数为10-5NA
D.1 L浓度为0.1 ml·L-1的Na2CO3溶液中,阴离子数大于0.1NA
【答案】A
【解析】在中C元素为0价,则生成时转移的电子为,即转移的电子数为,A错误;电解精炼铜时,阳极为粗铜,阳极发生的电极反应为:,当电路中通过的电子数为时,即电路中通过1ml电子,根据阳极反应理论上应溶解Cu的质量为:,而实际生产中由于阳极粗铜中比铜活泼的杂质金属优先于铜失电子溶解,导致阳极溶解Cu的质量小于理论值32g,B正确;在的溶液中,根据可知,全部由电离产生,物质的量为,再根据可知,电离出的与的总量是相等的,即,得到水电离出的数为,C正确;1L浓度为的溶液中,,电离:,电离出的要发生水解:、,由于1个阴离子要水解产生和2个阴离子,阴离子数目增加,最后溶液中的阴离子数将大于,D正确;故选A。
【变式5-3】(2025·浙江·二模)为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是
A.4.6g金属钠与足量的水反应,转移的电子总数为
B.标准状况下,中含有键的数目为
C.溶液中和的总数小于
D.常温常压下,3.0g含甲醛的甲酸甲酯中含有的原子总数为
【答案】C
【解析】4.6 g 钠的物质的量为0.2ml。钠与水反应的化学方程式为 ,每摩尔钠失去1 ml 电子形成 。因此,0.2ml 钠转移的电子数为0.2ml,即 ,A正确;标准状况下气体摩尔体积为 22.4 L/ml,5.6 L (丁烷)的物质的量为 ml。丁烷(正丁烷或异丁烷)分子中有 3 个 C-C 键,每个 C-C 键均为 - 键(碳原子均为 杂化)。因此,0.25 ml 丁烷含有 ml - 键,即 ,B正确;若体积为1L,由于会水解,离子总数小于, 由于溶液体积未指定,无法确定总和是否一定小于,C错误;含甲醛的甲酸甲酯指甲醛()与甲酸甲酯()的混合物,它们的最简式为CH2O,3.0 g 混合物原子总数均为 ml,即 ,D正确;故选C。
题型06 阿伏加德罗常数与隐含的条件或反应
此角度是考生最易失分的点,因反应过程“隐含”着特殊情况,稍不留神就会掉入命题人设计的陷阱,常涉及的命题范围有:含有特殊的条件要求(如MnO2与浓盐酸的反应);含有特殊的转化关系(如N2与H2的反应为可逆反应不能进行到底);具有特殊结构物质的混合(如一定量的乙炔与苯的混合物)。
【解题通法】
(1)可逆反应:
2SO2+O22SO3;2NO2N2O4;N2+3H22NH3;Cl2+H2OH++Cl-+HClO;H2+I22HI;NH3+H2ONH3·H2O等。判断生成分子的数目、反应中转移电子的数目等,要考虑可逆反应不能进行到底。
(2)弱电解质溶液中各种粒子的数目和浓度。如1 L 0.1 ml·L-1 CH3COOH溶液中CH3COO-的数目不能确定。
(3)发生水解的盐溶液中各种粒子的数目和浓度。如1 L 0.1 ml·L-1 Na2CO3溶液中的数目不能具体确定。
(4)某些反应在反应过程中由于溶液浓度发生变化会造成反应发生改变或停止,此类反应在判断转移电子数目、物质的量的变化时均要考虑反应的改变。如MnO2与浓盐酸反应,Cu与浓H2SO4反应,Zn与浓H2SO4反应,Cu与浓硝酸反应。
【例6】(2025·广东深圳·二模)设为阿伏加德罗常数的值,下列有关说法正确的是
A.标准状况下,1.12L中含有的电子数为
B.溶液中含有的数目为
C.7.1g完全溶解于水,转移电子数为
D.常温常压下,2.8g乙烯与环丙烷的混合气体中含有的原子数为
【答案】D
【解析】标准状况下,不是气体,不能用气体摩尔体积计算,故A错误;溶液体积未知,不能计算溶液中数目,故B错误;与水反应是可逆反应,故转移电子数小于,故C错误;乙烯与环丙烷的最简式都为CH2,2.8g的混合气体含有的CH2的物质的量为0.2ml,故含有的原子数为,故D正确;故选D。
【变式6-1】(2025·全国·一模)为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.分别与足量氯气和硫完全反应时转移的电子数均为
B.中含有的阴、阳离子数共
C.醋酸铵溶液呈中性,则的醋酸铵溶液中数为
D.中键数为
【答案】B
【解析】铁与足量氯气反应生成,与足量硫反应生成,则与足量氯气和硫完全反应时转移的电子数分别为,A错误;中含有和,则中含有的阴、阳离子数共,B正确;溶液中和均水解,则的醋酸铵溶液中数小于,C错误;中氮氢键、原子和之间的配位键均属于键,则中键数为,D错误;故选B。
【变式6-2】(2025·辽宁·一模)设为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的有几项
①的溶液中的数目小于
②化合物中离子键百分数:
③与足量水反应,所得溶液中的数目为
④1.45g熟石膏中的钙离子数目大于
⑤晶体中含离子数目为
A.1项B.2项C.3项D.4项
【答案】C
【解析】①未说明的溶液的体积,无法计算其中的数目,错误;
②同短周期主族元素,从左往右,电负性依次增大,则电负性:Mg
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