黎金愛
阿伏伽德羅常數是高考中的高頻考點之一,其題目設計滲透多個知識板塊,是多個知識點考查的良好載體。由于命題多變,綜合性強,學生在此考點容易失分,屬于高考備考中的重難點,在教學中發現利用歸類法能有效突破該考點。本文將阿伏伽德羅常數的考查方式歸類為四大類型,并以例題形式展現:
一、考查化學計量的基本公式和定理
一般從質量和體積切入,歸納如下:
(一)質量m:公式n=(該公式使用無條件限制)
例1.考查單一物質微粒數。??疾橐韵氯N表達方式:
A.標準狀況下,8 gO2含有4NA個電子
B.常溫常壓下,8 gO2含有4NA個電子
C.8 gO2含有4NA個電子
【解析】A、B、C三種說法都是正確的,即標況或常溫常壓對公式n=的使用無影響。
例2.考查混合物質的微粒數。
①16 gO2和O3的混合物含有NA個O。
②14 g乙烯和丙烯混合氣體中的氫原子數為2NA。
【解析】該類題目從所問物質的最簡式入手。①中O2和O3的最簡式均為O,則氧原子數目為N=·NA=·NA=1NA,正確;②中乙烯和丙烯的最簡式均為CH2,則氫原子數為N=×2·NA=2NA,正確。
(二)體積V:公式n=,該公式使用對象是氣體,另Vm=22.4 L/mol必須在標況下使用。
例3.①標準狀況下,22.4 L鹽酸含有NA個HCl分子;②標準狀況下,22.4 L氨水含有NA個NH3分子。
【解析】兩題均考查氣體摩爾體積的使用對象和狀態,還考查了元素化合物性質(鹽酸和HCl的區別、氨水和NH3的區別)。鹽酸、氨水均為溶液,不適用公式,錯誤。
二、考查溶液中的粒子數目
使用公式n=C·V,一般有缺少體積、混淆強弱電解質電離情況、忽略離子水解、題目暗藏陷阱等。
例4.缺少體積:1mol·L-1NaCl溶液含有NA個Na+。
【解析】缺體積,則無法算出粒子的物質的量,自然無法求得粒子的數目,判斷錯誤。
例5.忽略離子水解:1L 1mol·L-1的NaClO溶液中含有ClO-的數目為NA。
【解析】由于ClO-會發生水解,所以ClO-數目會變少,錯誤。
例6.混淆強、弱電解質電離情況:①1L 1mol·L-1的鹽酸中含有HCl分子的數目為NA個。
②1L 1mol·L-1的氨水中有NA個NH4+。
【解析】①HCl為強電解質,在水溶液中完全電離,無HCl分子存在,錯誤;②NH3·H2O為弱電解質,在溶液中部分電離,所以NH4+數目少于NA個,錯誤。
例7.題目暗藏陷阱:
①1.0L 1.0mo1·L-1的NaAlO2水溶液中含有的氧原子數為2NA。
②常溫下,100mL 1mol/LNa2CO3溶液中陰離子總數等于0.1NA。
③標準狀況下,11.2L NH3和11.2L HCl混合后分子總數為NA。
④1mol FeCl3完全轉化為Fe(OH)3膠體生成NA個膠粒。
【解析】題①容易忽略水中也含有氧原子,氧原子總數目應包含NaAlO2和水中的O,所以氧原子總數應大于2NA,錯誤;題②中陰離子除CO32-、HCO3-外,還應包括它們水解生成的OH-,所以陰離子總數大于0.1NA,錯誤;題③容易忽略NH3和HCl會反應生成NH4Cl,NH4Cl為離子化合物,不存在分子數,錯誤;題④中Fe3+不可能完全水解轉化為Fe(OH)3,且一個膠粒是由若干個Fe(OH)3黏合在一起而成,所以1molFeCl3完全轉化為Fe(OH)3膠體生成膠粒應少于NA個,錯誤。
三、考查氧化還原反應中轉移電子數
考查類型有:反應物的比例問題、反應物濃度改變、變價元素性質、可逆反應等。
例8.考查反應物比例問題。典型代表就是鐵與氯氣的反應,可對比以下三個選項:
A.1mol Cl2與足量的鐵反應,轉移的電子數為3NA
B.1mol Fe與足量的氯氣反應,轉移的電子數為3NA
C.1mol Cl2與1mol Fe反應,轉移的電子數為3NA
【解析】由反應方程式可知物質與轉移電子數目之比為1mol Fe—1.5mol Cl2—3mol e-。A選項中1mol Cl2完全反應,則轉移電子數目為2NA,A選項錯;B選項中1mol Fe完全反應,則轉移電子數目為3NA,B選項正確;C選項中1mol Cl2與1mol Fe反應,根據比例,鐵過量,電子數目應按照氯氣的量進行計算,則轉移電子數目為2NA,C選項錯。
例9.考查反應物濃度改變:
①1mol銅與足量濃硫酸反應,轉移電子數為2NA。
②2mol濃硫酸與足量銅反應,生成NA個SO2分子,轉移電子數目為2NA。
【解析】由反應方程式可知物質與轉移電子數目之比為1mol Cu—1mol SO2—2mol e-,所以①正確;銅與濃硫酸反應,若濃硫酸濃度變稀則不反應,即2 mol濃硫酸不可能完全反應,SO2分子應少于NA,轉移電子數目亦小于2NA,所以②錯誤。
例10.考查變價元素的得失電子數:1mol Fe與足量的I2反應,轉移的電子數為3NA。
【解析】鐵與弱氧化劑I2反應,生成物為FeI2,則轉移電子數目為2NA。該點要熟悉元素及其化合物的性質,如變價金屬Fe和Cu,與強氧化劑反應時生成物為最高價態+3和+2價,與弱氧化劑反應時生成低價態+2和+1價。
例11.考查可逆反應:1mol N2與4mol H2反應生成的NH3分子數為2NA。
【解析】合成氨為可逆反應,1mol N2不能完全轉化為NH3,所以NH3分子數少于2NA;一些常見的可逆反應有Cl2與水反應,酸和醇生成酯的反應,SO2與氧氣反應等。
四、基于物質結構的考查
考點類型有:化學鍵數目,物質中的離子數、電子數、質子數等。
例12.考查有機物結構:1mol甲苯含有6NA個C-H鍵。
【解析】一般考查有機物的價鍵數目,要求熟悉有機物的結構,1mol甲苯應含8NA個C-H鍵,錯誤。
例13.考查無機物結構:①1mol Na2O2晶體中含2NA個陰離子。
②12 g石墨烯(單層石墨)中含有六元環的個數為0.5NA。
③常溫常壓下,1mol NaHSO4晶體中含有2NA個離子。
④含4mol Si-O鍵的二氧化硅晶體中,氧原子數為2NA。
【解析】①Na2O2中陰離子為O22-,即1mol晶體中只含NA個陰離子,錯誤;②要理解石墨的結構,每個碳原子被3個六元環共用,即每個六元環含C數目為6×1/3=2,12 g石墨烯即有1mol C,所以六元環的個數為(1÷2)NA=0.5NA,正確;③1mol NaHSO4晶體中含有Na+和HSO4-共2NA個離子,正確;④要理解SiO2的結構,含4mol Si-O鍵即有1mol SiO2,所以氧原子數為2NA,正確。
例14.考查電子、質子、中子等微粒數目:
①1mol NaCl中,所有Na+的最外層電子總數為8×6.02×1023
②18g D2O和18g H2O中含有的質子數均為10NA
【解析】①Na+的最外層電子數為8,所以1mol Na+的最外層電子總數為8×6.02×1023,正確;②D2O分子量為20,18g D2O的物質的量為0.9mol,則質子數為9NA,錯誤。
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