高考化学 考点07 突破NA（含解析）

这是一份高考化学 考点07 突破NA（含解析），共13页。学案主要包含了以物质的量为核心的转换与计算，以物质的结构为依据求共价键数目，反应程度对粒子数目计算的影响等内容，欢迎下载使用。
一、以物质的量为核心的转换与计算
1．已知物质的质量求物质所含的粒子数目
此类题型可采用以下解题思路求解物质所含的目标粒子数目：
可应用N= QUOTE ·NA来计算。
（1）若物质为纯净物，可先求物质的量，然后求解目标粒子数目。
（2）若物质为混合物，先求混合物中各物质的最简式，若最简式相同，可先求最简式的物质的量，然后求解目标粒子数目。若最简式不同，可先计算两物质的摩尔质量是否相同，当摩尔质量相同时，可先求两物质的总物质的量，然后求解目标粒子的数目。
如：14 g乙烯与丙烯中所含的碳原子数为NA；22 g CO2 和N2O 混合物中所含的原子数为1.5NA；常考查的还有O2和O3，NO2和N2O4等。
2．已知物质(气体)的体积求所含的粒子数目
主要应用N= QUOTE ·NA来计算，解答此类题应注意：
（1）气体体积是否在标准状况下测得
当题干中设置“常温常压”、“室温”等条件时，无法用标准状况下的气体摩尔体积求解粒子数目。
（2）标准状况下物质的聚集状态
当题干中所给物质在标准状况下为非气态物质时，无法用标准状况下的气体摩尔体积求解粒子数目。如：水、苯、汽油、四氯化碳、乙醇、甲醇、CH2Cl2、CHCl3、SO3、HF等在标准状况下均不为气态。
3．溶液中所含的粒子数目的计算
此类题的解题思路如下：
此类题的“陷阱”有以下几种：
（1）“已知浓度缺体积”及“已知体积缺浓度”：以上两种情况均无法求解溶液中所含目标粒子的数目；
如25 ℃ 时，pH=13的NaOH溶液中所含OH−的数目为 0.1NA：因为缺少溶液的体积无法计算OH−的数目，故此说法错误。
（2）电离：当溶质为弱电解质时，其在溶液中部分电离，溶液中所含的分子数及电离出的离子数目均无法直接求解；
如1 L 1 ml·L−1的氨水中有NA个：一水合氨为弱电解质，不能全部电离，故氨水中所含的数目小于NA，错误。
（3）水解：当电解质在溶液中发生水解时，溶液中发生水解的离子数目无法直接求解；
如将0.1 ml FeCl3配成1 L溶液，所得溶液含有0.1NA个Fe3+：Fe3+部分水解导致所配溶液中的Fe3+减少，从而使溶液中的Fe3+数目小于0.1NA，错误。
（4）溶剂：当溶剂中也含有所求的粒子时，往往习惯性地只考虑溶质中所含粒子，而忽视了溶剂中所含粒子导致出错。
如50 g质量分数为46%的乙醇水溶液中，含氢原子数目为3NA：由于陷入思维定式，忽视溶剂水中也含有氢原子而出错。
二、以物质的结构为依据求共价键(或碳环)数目
解此类题目要依据物质的结构先计算结构单元的共价键(或碳环)数，然后再求解目标共价键(或碳环)数目。其解题思路如下：
掌握常考物质所含共价键数目：
三、反应程度对粒子数目计算的影响
1．可逆反应类型
因为可逆反应进行不完全，当没给出转化率时，不能求出准确的目标粒子数目。
如某密闭容器盛有0.1 ml N2和0.3 ml H2，在一定条件下充分反应，转移的电子数目为0.6NA：该反应为可逆反应，进行程度不确定，无法准确求解转移的电子数目，故错误。
2．溶液浓度变化使反应停止的类型
因为酸的浓度变化使反应停止，难以求出准确的目标粒子数目。
如80 mL 12 ml·L−1的浓盐酸与足量MnO2反应，生成Cl2的分子数目为0.24NA：随着反应进行，浓盐酸变为稀盐酸，反应停止，无法准确求解生成的Cl2的分子数目，错误。
3．物质组成不能确定的类型
当某些物质混合或反应进行一段时间后，产物的种类变化或物质的量不定，难以求出准确的目标粒子数目。
如标准状况下，5.6 L NO和5.6 L O2混合后的分子总数为0.5NA：两种气体混合后生成NO2，若不考虑NO2部分转化为N2O4，气体的体积为8.4 L，物质的量为0.375 ml，事实上，混合气体中存在可逆反应2NO2N2O4，故无法准确求解分子数目，错误。
四、氧化还原反应中电子转移数目的计算
解答此类题应掌握氧化还原反应的实质和得失电子守恒规律。
掌握常考反应中转移的电子数：
如1 ml Fe与足量的稀HNO3反应，转移 2NA个电子：铁与足量的稀硝酸反应时生成Fe(NO3)3，转移的电子数为3NA，故上述说法错误。
考向一 阿伏加德罗常数经典陷阱方式
陷阱之一：标准状况与常温、常压以及气态与非气态的难辨别性
典例1 设阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是
A．常温、常压下，NA个氧气分子的体积小于22.4 L
B．标准状况下的22.4 L辛烷完全燃烧，生成CO2分子数为8NA
C．标准状况下，22.4 L CH3Cl中所含的分子数为NA
D．常温常压下，35.5 g氯气含有的原子数为2NA
【答案】C
【解析】A选项，标准状况特指0 ℃、1 atm，温度越高，气体体积越大，在标况时，NA个氧气分子的体积约为22.4 L，升高到常温25 ℃时，体积应大于22.4 L，A错。辛烷C8H18，在0 ℃时是液态，则B错。选项C中CH3Cl为气体，故C正确。D中的质量与温度、压强无关，应为1 ml氯原子，故D错误。综合上述，选C。
总结：只有体积才与温度、压强有关，而质量、物质的量与温度、压强无关。关于气态与非气态的判断：标准状况下，无机物中常见的SO3、H2O、Br2等为非气态；有机物中，碳原子数4以内的烃为气态，烃的衍生物中只有甲醛、一氯甲烷为气体。
陷阱之二：物质组成的特殊性
典例2 设阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是
A．3.0 g淀粉和葡萄糖混合物中共含碳原子数为0.1 NA
B．2.9 g 2CaSO4·H2O含有的结晶水分子数为0.02 NA(2CaSO4·H2O式量为290)
C．在100 g 98%的浓硫酸中含氧原子个数不等于4NA
D．1 L、0.1 ml/L氨水中NH3·H2O的个数为0.1NA
【答案】C
【解析】A中，淀粉的分子式为（C6H10O5）n，而葡萄糖的分子式为C6H12O6，两者的最简式很容易混淆，则A错。B中，1 ml熟石膏中含有2 ml CaSO4和1 ml H2O，则0.01ml熟石膏中含有0.01ml水分子，B错。C中，H2SO4为98g，1ml，4NA氧原子，注意水中还有氧原子，则C正确。D中氨水中含氮的微粒除NH3·H2O外，还含有NH3和，这三者合起来为0.1NA，D错。综合上述，选C。
总结：常见特殊组成有如下几种情况：①有些物质最简式相同，如乙烯、丙烯等单烯烃、葡萄糖与果糖、淀粉与纤维素等、饱和一元羧酸与饱和一元酯等。②有些物质中某元素的百分含量相等，如Cu2S和CuO中Cu，甲苯与甘油中的氢、CaCO3、KHCO3中的碳等。③有些物质中阴阳离子个数的比值易混淆，BaO2中Ba2+与之比为1︰1，Na2O2中Na+与为2︰1。④计算溶液中氢、氧原子个数时，应算溶液中水的氢、氧原子。
陷阱之三：化学反应的隐蔽性
典例3 设阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是
A．金属和一定量的任意酸反应，只要放出2 g氢气，则转移的电子数为2NA
B．62 g Na2O溶于水后所得溶液中含有O2−离子数为NA
C．标准状况下，4.6 g二氧化氮气体中含有0.3NA原子
D．足量的铜片与含4 ml HNO3的浓硝酸充分反应生成二氧化氮的分子数为2NA
【答案】C
【解析】A中，如是活泼金属与盐酸、稀硫酸反应，该选项没问题。如是Zn与浓硫酸反应，先放出SO2，当浓硫酸变成稀硫酸时，才放出氢气，则电子转移的数目就大于2NA，则A错。B中，Na2O溶于水后生成NaOH，溶液中没有O2−离子，B错。C中，虽然存在反应2NO2N2O4，但方程式两边原子个数是守恒的，故C正确。D中，随着反应的进行，浓硝酸变成了稀硝酸，生成气体为NO2和NO混合物，NO2分子数小于为2NA，则D错。综合上述，选C。
总结：首先注意有无隐含反应，如：NO2和N2O4、定量浓硝酸与金属反应、定量浓硫酸与活泼金属反应等；其次，考虑了隐含反应，也要慎重对待，如本题C选项就与隐含反应无关。
陷阱之四：电子转移数目的难判断性
典例4 设阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是
A．0.2 ml Cl2溶于等体积水中，转移电子数为0.2NA
B．5.6 g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3 NA
C．Na2O2与过量CO2反应时，生成0.2ml O2时，转移的电子数为0.4NA
D．0.1 ml Fe 与0.1 ml Cl2充分反应，转移的电子数为0.3 NA
【答案】C
【解析】A中，氯气溶于水，只有一部分氯气与水反应，而且是一个可逆反应，因此转移的电子数比0.2NA小得多，A错。B中，铁与硝酸反应时，要判断铁是否过量，如铁过量，生成Fe2+，铁不足，生成Fe3+，也有可能既有Fe2+，又有Fe3+，则B错。C中，Na2O2与过量CO2反应时，Na2O2既是氧化剂，又是还原剂，放出的O2由过氧化钠中的氧而来，当生成0.2 ml O2时，应转移电子数0.2×2NA，则C对。D中，铁与氯气反应产物值得关注如生成FeCl3，但由题给的铁与氯气的可知氯气不足，铁过量，故只能按生成FeCl2计算转移的电子数为0.2NA。综合上述，选C。
总结：对于有电子转移的化学反应，首先要写出化学反应方程式，其次用单线桥或双线桥标出电子转移的方向和数目，最后注意是否是可逆反应，是否要进行过量计算。
陷阱之五：电化学基本知识的模糊性
典例5 设阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是
A．1ml OH－在电解过程中被氧化时，提供电子的数目为NA个
B．用惰性电极电解NaCl溶液，每生成a g NaOH时，电路中通过的电子数为aNA
C．铜的电解精炼时，每转移2 ml电子阳极上溶解的铜原子数等于NA
D．用粗铜作阳极电解稀硫酸，当生成0.1ml H2时，阳极失去的电子数为0.2NA
【答案】D
【解析】A中，根据阳极反应式：4OH− − 4e－O2↑+2H2O，4 ml OH−在电解过程中只有2 ml被氧化，提供4NA电子，因此A错。B中，根据阴极反应式：2H2O+2e－2OH−+H2↑，生成a g NaOH时，转移的电子数为：，则B错。C中，在铜电解精练时，阳极上不仅铜失去电子，比铜活泼的金属如锌、铁，也失去电子，则C错。D中，阴极反应式为：2H++2e－H2↑，根据电子得失相等，当阴极生成0.1 ml H2时，则得到0.2 ml电子，阳极失去的电子数为0.2 NA电子。综合上述，选D。
总结：解电化学的题目，首先在于运用电子得失守恒、质量守恒、电荷守恒，正确写出电极式，然后根据电极反应式来判断；其次对氯碱工业、铜的电解精练等工业流程要非常熟悉。
陷阱之六：物质结构的复杂性
典例6 设阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是
A．标准状况下，1 ml苯中约含有3NA个碳碳双键
B．P4分子中P原子和P—P键数目的比为1∶1
C．在含4 ml Si—O键的石英晶体中，氧原子的数目为4NA
D．23.4 g NaCl晶体中含有0.1NA个如图所示的结构单元
【答案】D
【解析】A中，苯中的键应是介于单键与双键之间的大π键，不存在碳碳双键，则A错。P4分子构型是正四面体，有6根磷磷单键，算得P原子数：P—P键数为2∶3，B错误。C中，在SiO2晶体中，有1mlSi就有4 ml Si—O键，现在有4ml Si—O键，说明有1ml SiO2，则有2 ml 氧原子，C错。D中，如图所示的结构单元是NaCl的晶胞，根据均摊法，该晶胞平均含有4Na+和4Cl－，23.4g NaCl为0.4 ml，对应晶体应含有0.1NA如图所示的结构单元，则D对。综合上述，选B、D。
总结：对于结构题，首先注意对物质结构的描述是否正确，最常见的是苯环中不含有碳碳双键；其次要画出分子结构；再者对于某晶体，先回顾该晶体的基本特征，然后再解决问题，如本题C、D选项，应先回想二氧化硅晶体、氯化钠晶体的典型构型，然后再代入求解，正确率就高多了。
陷阱之七：电离与水解中概念的混淆性与数据的缺失性
典例7 设阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是
A．286 g Na2CO3·10H2O固体中含有NA个阴离子
B．1 ml FeCl3跟水完全反应转化为氢氧化铁胶体后，其中胶体粒子数目为NA
C．6.8 g KHSO4熔融时含有0.1NA个阳离子
D．25℃时pH=1的醋酸溶液中含有H+的数目为0.1NA
【答案】A
【解析】A中，是碳酸钠晶体而不是碳酸钠溶液，故碳酸根离子无法水解，则A对。B中，一个胶体粒子有若干个氢氧化铁分子和其它所组成，吸附了Fe3+而使胶体粒子带正电荷，因此胶体粒子数目远小于NA，则B错。C中，KHSO4在熔融时电离出的是K+和，在水溶液中才电离出K+、H+、，则C错。D中，缺少溶液体积数据，因而H+数目无法计算。综合上述，选A。
总结：对于有弱酸根或弱碱阳离子存在的晶体，在固态时，不水解，只有在水溶液中，才水解。其次，关于胶体，胶体本身不带电，只有胶体粒子带电，而胶体粒子是个大分子，由若干个小分子和离子构成；要注意特殊物质在熔融和水溶液中电离方程式是否一样；关于求解溶液中离子的数目，注意浓度与体积数据是否齐全。
陷阱之八：化学键数目的难计算性
典例8 设阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是
A．含2NA共价键的CnH2n+2分子中的物质的量为 ml
B．6.0 g乙醛分子中共用电子对的数目为0.6NA
C．乙炔完全燃烧时，有8NA碳氧共用电子对生成，则转移5NA电子
D．若乙炔的燃烧热为Q kJ·ml−1，若一定量的乙炔燃烧放热为Q kJ，则断键为5NA
【答案】A
【解析】A中，烷烃CnH2n+2中，化学键为碳碳键和碳氢键，每个氢原子只成一根碳氢键，因此有多少个氢就有多少碳氢共用电子对，则碳氢共用电子对为2n+2。每两个碳之间成一个碳碳键，故n个碳原子之间形成n－1根碳碳键，则1ml烷烃CnH2n+2中化学键的总数为（3n+1）NA；反之，含2NA共价键的CnH2n+2分子中的物质的量为ml，则A对。B中，先写出乙醛的结构式，得出1 ml乙醛中有7 ml共用电子对，则6.0 g乙醛分子中共用电子对的数目为：，则B错。C中，乙炔中碳为−1价，燃烧后生成二氧化碳时，碳为+4价，则1ml乙炔完全燃烧，生成2 ml二氧化碳，转移电子数为10 ml，而1 ml二氧化碳中有4 ml碳氧键，所以有8NA碳氧键生成，则C错。D中，1ml乙炔完全燃烧时，除了断1 ml乙炔中的5 ml键外，还断氧气中的氧氧键，则D错。
解答关于阿伏加德罗常数的题目应注意分析题干给出的条件，如物质的状况、所处的环境、物质本身的结构，同时还要考虑氧化还原反应、电离、水解等情况，具体有如下几点：
1．注意“标准状况”“常温常压”等外界条件
（1）在标准状况下非气态的物质，如H2O、SO3、戊烷、CHCl3等；
（2）物质的质量、摩尔质量、微粒个数不受外界条件的影响。
2．注意物质的组成和结构
（1）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。
（2）物质中所含化学键的数目，如CO2、CnH2n＋2等。
（3）最简式相同的物质中的微粒数目，如NO2和N2O4、乙烯和丙烯、O2和O3等。
（4）摩尔质量相同的物质中的微粒数目，如N2、CO、C2H4等。
3．注意氧化还原反应中电子的转移
电子转移(得失)数目的问题分析，如Na2O2、NO2与H2O反应；Cl2与H2O、NaOH、Fe的反应；电解AgNO3溶液、CuSO4溶液等，分析该类题目时还要注意反应产物以及过量计算问题。
4．注意弱电解质的电离、盐类的水解
弱电解质在水溶液中部分电离；可水解盐溶液中，离子发生微弱水解。如0.1 ml·L−1的乙酸溶液和 0.1 ml·L−1的乙酸钠溶液。
5．注意一些特殊的反应
如一氧化氮和氧气不需要条件即可反应，二氧化氮和四氧化二氮之间存在相互转化，合成氨反应等属于可逆反应。
1．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述正确的是
A．用浓盐酸分别和MnO2、KClO3反应制备1 ml氯气，转移的电子数均为2NA
B．0.1 ml·L－1 NaF溶液中所含F－的数目小于0.1NA
C．用1 L 1 ml·L－1 FeCl3溶液充分反应制备氢氧化铁胶体，该体系中含氢氧化铁胶体粒子数目为1NA
D．标准状况下，4.48 L CO2和N2O的混合气体中含有的电子数为4.4NA
【答案】D
【解析】A．浓盐酸和二氧化锰制取氯气方程式为MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O，当生成1 mlCl2时，转移的电子数为2NA；浓盐酸和氯酸钾制取氯气的方程式为：KClO3+6HCl（浓）=KCl+3Cl2↑+3H2O，当生成1 mlCl2时，转移的电子数为NA，故A错误；B．溶液体积未知，无法计算溶液中微粒数目，故B错误；C．一个胶粒子是多个氢氧化铁的聚集体，所以胶体粒子的数目小于NA，故C错误；D．标况下4.48 L CO2和N2O的混合气体的物质的量为0.2ml，一个CO2分子含电子数为22，一个N2O含电子数也为22，所以0.2ml混合物含电子4.4ml，故D正确；故答案为D。
2．设NA为阿伏加德罗常数值。关于常温下pH=2的H3PO4溶液，下列说法正确的是
A．每升溶液中的H+数目为0.02NA
B．c(H+)= c()+2c()+3c()+ c(OH−)
C．加水稀释使电离度增大，溶液pH减小
D．加入NaH2PO4固体，溶液酸性增强
【答案】B
【解析】A、常温下pH＝2，则溶液中氢离子浓度是0.01ml/L，因此每升溶液中H＋数目为0.01NA，A错误；
B、根据电荷守恒可知选项B正确；C、加水稀释促进电离，电离度增大，但氢离子浓度减小，pH增大，C错误；D、加入NaH2PO4固体，H2PO4－浓度增大，抑制磷酸的电离，溶液的酸性减弱，D错误；答案选B。
3．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是
A．1 ml CH2＝CH2分子中含有的共价键数为6NA
B．500 mL 0.5 ml·L−1的NaCl溶液中微粒数大于0.5NA
C．30 g HCHO与CH3COOH混合物中含C原子数为NA
D．2.3 g Na与O2完全反应，反应中转移的电子数介于0.1NA和0.2NA之间
【答案】D
【解析】A.1个乙烯分子中碳碳双键含两个共价键，4个碳氢键合为4个共价键，总计6个共价键，因而1ml CH2＝CH2分子中含有的共价键数为6NA，A项正确；B.n(Na+)=n(Cl-)=0.5L×0.5ml·L-1=0.25ml，n(Na+)+n(Cl-)=0.5ml,因而钠离子和氯离子总计0.5NA个，但水会电离出极少量的H+和OH-，因而NaCl溶液中微粒数大于0.5NA，B项正确；C.HCHO与CH3COOH的最简式为CH2O，原混合物相当于30gCH2O，n(CH2O)=1ml，因而C原子数为NA，C项正确；D.不管钠和氧气生成氧化钠还是过氧化钠，钠元素的化合价由0变为+1，因而2.3gNa（2.3gNa为0.1ml）转移电子数为0.1ml×1×NA=0.1NA，D项错误。故选D。
4．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是
A．32 g S8（分子结构：）中的共价键数目为NA
B．2 g由H218O和2H2O组成的物质中含有的质子数为NA
C．8 g CuO与足量H2充分反应生成Cu，该反应转移的电子数为0.2NA
D．标准状况下，11.2 L Cl2溶于水，溶液中Cl－、ClO－和HClO的微粒数之和为NA
【答案】D
【解析】
【详解】
A、由选项可知1 ml S8中所含共价键为数目为8NA，32gS8为0.125ml，所含共价键数目为NA，故选项A正确。B、H218O和2H2O的相对分子质量均为20，质子数均为10，2g该混合物的物质的量为0.1ml，含有的质子数为NA，选项B正确；C、1ml氧化铜被氢气还原转移电子数为2NA，8g氧化铜为0.1ml，转移电子数为0.2NA，故选项C正确；D、标准状况下11.2L氯气物质的量为0.5ml，氯气与水之间是可逆反应，反应不彻底，溶液中Cl-、C1O-和HClO的微粒数之和小于NA，选项D不正确。答案选D。
5．NA代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．12 g金刚石中含有化学键的数目为4NA
B．18 g的D2O中含有的质子数为10
C．28 g的乙烯和环已烷混合气体中所含原子总数为6NA
D．1 L 1ml·L¯1的NH4Cl溶液中NH4＋和Cl―的数目均为1NA
【答案】C
【解析】A. 金刚石中每一个碳原子有四条共价键，但一个碳碳键被2个碳原子共用，即一个碳原子只分摊2个共价键，所以12 g金刚石中，即1ml金刚石中含有化学键的数目为2NA，故不符合题意；B. D2O的摩尔质量为（22+16）g/ml=20g/ml，则18 g的D2O中中含有的质子数为NA=9 NA，故不符合题意；C.乙烯和环已烷的最简式都为CH2，故等质量的气体所含原子总数相同，所含原子总数为3 NA=6NA，符合题意；D. NH4＋会发生水解，故数目