高考的坚守者——例析阿伏加德罗常数的考查视角

■安徽省砀山中学 董 顺

阿伏加德罗常数类试题由于命题角度多、知识面涵盖广,因而备受命题者的青睐,该类试题虽难度不大,但涉及的内容丰富,概念性强,对考生思维的严谨性和准确性要求高,通过对近年高考试题中阿伏加德罗常数考题进行分析,考查的视角主要有以下几种。

视角一：考查气体摩尔体积的适用条件

高考真题精选1.设NA为阿伏加德罗常数的数值,判断下列说法是否正确。

A.22.4L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA

B.2.24L(标准状况)苯在O2中完全燃烧,得到0.6NA个CO2分子

C.常温常压下,锌与稀硫酸反应生成11.2LH2,反应中转移的电子数为NA

D.标准状况下,2.24LCCl4含有的共价键数为0.4NA

E.常温常压下,22.4LCl2中含有的分子数为NA

F.标准状况下,5.6LCO2气体中含有的氧原子数为0.5NA

G.标准状况下,22.4L氨水含有NA个NH3分子

H.标准状况下,22.4L盐酸含有NA个HCl分子

解析：标准状况下22.4L氩气的物质的量是1mol,氩气是单原子分子,其中含有的质子数是18NA,A项正确。标准状况下苯是固体,2.24L苯的物质的量远大于0.1mol,因此,完全燃烧,得到CO2远大于0.6mol,B项错误。锌和稀硫酸反应,每生成1molH2,转移2 mol电子,在常温常压下,11.2LH2的物质的量不是0.5 mol,所以反应中转移的电子数不是NA,C项错误。标准状况下四氯化碳是液体,2.24LCCl4的物质的量大于0.1 mol,含有的共价键数大于0.4NA,D项错误。常温常压下,气体的摩尔体积大于22.4L·mol-1,22.4LCl2中的物质的量小于1mol,含有的分子数小于NA,E项错误。标准状况下5.6LCO2的物质的量为0.25mol,含有的氧原子为0.5mol,F项正确。G选项的氨水为溶液。H选项的盐酸中HCl已完全电离为H+和Cl-。

答案：A.√ B.× C.× D.× E.×F.√ G.× H.×

易错点提示：①标准状况下,Vm=22.4L·mol-1的含义是,在0℃、101kPa时,1mol任何气体所占的体积均约为22.4L,即Vm=22.4L·mol-1适用范围为标准状况下的气体。②注意在标准状况下非气态的物质,如 H2O、SO3、戊烷、CHCl3等。③在标准状况下为气态的常见有机物有1到4个碳原子的烃、CH3Cl、HCHO等。④物质的质量、摩尔质量、微粒个数不受外界条件的影响。

典型例题1.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )。

A.标准状况下,80gSO3中含3NA个氧原子,体积约为22.4L

B.足量Zn与一定量的浓硫酸反应,产生22.4L气体时,转移的电子数一定为2NA

C.常温常压下,22.4LCH4分子中C、H原子个数比为1∶4

D.常温常压下,11.2g乙烯中含有的共用电子对数目为1.2NA

解析：A选项,标准状况下,三氧化硫是固体,错误。B选项,气体应为SO2和H2的混合气,只有在标准状况下,结论才正确。C选项,CH4分子中C、H原子个数比与状况及CH4的多少无关,正确;D选项,质量与状况无关,11.2g乙烯的物质的量为0.4 mol,1mol乙烯分子中共用电子对数目为6个,故11.2g乙烯中含有的共用电子对数目为2.4NA。

答案：C

视角二：考查物质的组成或结构

高考真题精选2.设NA为阿伏加德罗常数的数值,判断下列说法是否正确。

A.16.25gFeCl3水解形成的Fe(OH)3胶体粒子数为0.1NA

B.常温常压下,124gP4中所含P—P键数目为4NA

C.0.1mol的11B中,含有0.6NA个中子

D.密闭容器中1molPCl3与1molCl2反应制备PCl5(g),增加2NA个P—Cl键

E.1mol乙烯分子中含有的碳氢键数为4NA

F.氢原子数为0.4NA的CH3OH分子中含有的σ键数为0.4NA

G.18gD2O和18gH2O中含有的质子数均为10NA

H.60g丙醇中存在的共价键总数为10NA

I.1 molNa2O2固体中含离子总数为4NA

J.12g石墨烯(单层石墨)中含有六元环的个数为0.5NA

K.1mol的羟基与1mol的氢氧根离子所含电子数均为9NA

解析：16.25g氯化铁的物质的量是,由于氢氧化铁胶体是大量分子的集合体,同时Fe3+不可能完全水解,因此水解生成的Fe(OH)3胶体粒子数远小于0.1NA,A项错误。常温常压下,124gP4的物质的量是1mol,由于白磷是正四面体结构,1个P4分子含有6个P—P键,因此其中所含P—P键数目为6NA,B项错误。B的原子序数为5,即质子数为5,在质量数为11的B原子中含有6个中子,0.1mol11B含有0.6NA个中子,C项正确。PCl3与Cl2反应生成PCl5的反应是可逆反应,反应物不可能完全转化为生成物,则1molPCl3与1molCl2反应生成的PCl5小于1mol,增加的P—Cl键的数目小于2NA个,D项错误。乙烯的结构简式为乙烯中含有碳氢键的物质的量为4mol,故E项正确。甲醇的结构简式为CH3OH,氢原子数为0.4NA的甲醇为0.1mol,含有0.5mol σ键,F项错误。D2O的摩尔质量为20g·mol-1,H2O的摩尔质量为18g·mol-1,G项错误。60g丙醇的物质的量为1mol,存在的共价键总数为11NA,H项错误。1 molNa2O2固体中含有1 molO2-2和2molNa+,离子总数为3NA,I项错误。石墨烯的结构如图1,由石墨烯的结构容易得出1个六元环包含碳原子的数目为个,故12g石墨烯(包含1mol碳原子)中含有六元环的个数为0.5NA,J项正确。1mol的羟基(—OH)含电子数为9NA,1mol的氢氧根离子(OH-)含电子数为10NA,K项错误。苯分子中不含双键,L项错误。

图1

答案：A.× B.× C.√ D.×E.√ F.× G.× H.× I.× J.√ K.× L.×

易错点提示：①注意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注意物质中所含化学键的数目,如CO2、CnH2n+2、Na2O2、金刚石、SiO2等。③注意区分离子晶体、分子晶体和原子晶体等。④注意特殊物质的电子式,如Na2O2、HClO等。⑤注意物质的特殊结构,如苯环等。

图2

典型例题2.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是( )。

A.3.2gS8(结构如图2)含共价键的数目为0.1NA

B.7.8 gNa2S和Na2O2的混合物中,含有的阴离子数目为0.1NA

C.12gNaHSO4晶体中阳离子和阴离子的总数为0.3NA

D.7.5gSiO2晶体中含有的硅氧键数为0.5NA

解析：A选项,1个S8分子含8个共价键,因此3.2gS8含共价键的数目为0.1NA,正确;B选项,Na2S和Na2O2的摩尔质量都是78g·mol-1,7.8gNa2S和Na2O2的混合物的物质的量是0.1 mol,正确;C选项,NaHSO4晶体中的阴离子为,错误;D选项,每个硅原子和4个氧原子相连,每个氧原子和2个硅原子相连,7.5g二氧化硅晶体含硅氧键0.5mol,正确。

答案：C

视角三：考查氧化还原反应中电子的转移

高考真题精选3.设NA为阿伏加德罗常数的数值,判断下列说法是否正确。

A.2.4gMg与H2SO4完全反应,转移的电子数为0.1NA

B.1mol甲烷完全燃烧转移的电子数为8NA

C.1molFe溶于过量硝酸,电子转移数为2NA

D.3mol单质Fe完全转变为Fe3O4,失去8NA个电子

E.过氧化钠与水反应时,生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA

F.钠在空气中燃烧可生成多种氧化物,23g钠充分燃烧时转移电子数为1NA

G.标准状况下,5.6LCO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5NA

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

J.1molFeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA

K.标准状况下,6.72LNO2与水反应转移的电子数目为0.1NA

解析：A选项,2.4g镁的物质的量为生成1molN2时,转移的电子数目为3.75NA,正确。J选项,1molFeI2与足量氯气反应时转移的电子数为3NA,错误。K选项,标准状况下,6.72LNO2为0.3mol,与水反应转移的电子数目为0.2NA,错误。

答案：A.× B.√ C.× D.√ E.√F.√ G.× H.× I.√ J.× K.×

易错点提示：①注意歧化反应和归中反应中电子转移(得失)数目的问题分析,如Na2O2、NO2与 H2O 反应;Cl2与 H2O、NaOH的反应。②注意变价金属参与的反应,如Fe、Cu与S、Cl2的反应。③注意原电池、电解过程电子的转移,如电解AgNO3溶液、CuSO4溶液等,分析该类题目时还要注意反应产物、可逆反应以及过量计算问题。

典型例题3.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )。

A.标准状况下,2.24LCl2溶于水,转移的电子数目为0.1NA

B.56gFe与一定量稀硝酸完全反应,转移的电子数目为2NA

C.在铜与硫的反应中,1mol铜原子参加反应失去的电子数为NA

D.过氧化氢分解制得标准状况下1.12LO2,转移电子数目为0.2NA

解析：A选项,氯气与水的反应为可逆反应,转移的电子数小于0.1NA,错误。B选项,Fe与稀硝酸反应与量有关,Fe少量时生成Fe3+,Fe过量时生成Fe2+,1molFe参与反应转移的电子数目不一定为2NA,错误。C选项,反应生成Cu2S,Cu失去的电子数是NA,正确。D选项,转移电子数目应为0.1NA,错误。

答案：C

视角四：考查一定量物质中粒子数目的计算

高考真题精选4.设NA为阿伏加德罗常数的数值,判断下列说法是否正确。

A.92.0g甘油(丙三醇)中含有羟基数为1.0NA

B.标准状况下,11.2L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA

C.标准状况下,2.24LN2和O2的混合气体中分子数为0.2NA

D.pH=1的H3PO4溶液中,含有0.1NA个H+

E.1mol的CO和N2混合气体中含有的质子数为14NA

F.14g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA

G.室温下,1LpH=13的NaOH溶液中,由水电离的OH-离子数目为0.1NA

H.1.6g由氧气和臭氧组成的混合物中含有氧原子的数目为0.1NA

I.2L0.5mol·L-1硫酸钾溶液中阴离子所带电荷数为NA

J.1.0L1.0mol·L-1的NaAlO2水溶液中含有的氧原子数为2NA

解析：1分子丙三醇含有3个羟基,92.0g丙三醇的物质的量是1mol,其中含有羟基数是3NA,A项错误。甲烷和乙烯分子均含有4个氢原子,标准状况下,11.2L甲烷和乙烯混合物的物质的量是0.5mol,其中含氢原子数目为2NA,B项正确。2.24LN2和O2的混合气体的物质的量为0.1mol,分子数为0.1NA,C项错误。溶液体积未定,不能计算氢离子个数,D项错误。1molCO含有质子物质的量为(6+8)mol=14mol,1molN2中含有质子物质的量为2×7 mol=14mol,因此1molN2和CO的混合气体中含有质子物质的量为14mol,E项正确。乙烯和丙烯的最简式均为CH2,14g乙烯和丙烯混合气体即为14gCH2,则氢原子数为2NA,F项正确。pH=13的NaOH溶液中,由水电离的c(OH-)=1×10-13mol·L-1,1L溶液中,由水电离的OH-离子数目为1×10-13NA,G项错误。1.6g氧气和臭氧的混合气体中氧原子即为1.6g,数目为0.1NA,H项正确。2L0.5mol·L-1硫酸钾溶液中阴离子为,所带电荷数为2L×0.5mol·L-1×2=2mol,I项错误。水中还含有氧原子,J项错误。

答案：A.× B.√ C.× D.× E.√F.√ G.× H.√ I.× J.×

易错点提示：①注意最简式相同的物质中的微粒数目,如NO2和N2O4、乙烯和丙烯等。②注意摩尔质量相同的物质中的微粒数目,如 N2、CO、C2H4,N2O、CO2、C3H8等。

典型例题4.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )。

A.常温下,32g含有少量臭氧的氧气中,共含有氧原子2NA

B.常温常压下,3.0g乙烷中含有的碳氢键数为0.7NA

C.300mL2mol·L-1蔗糖溶液中所含分子数为0.6NA

D.8.0gCu2S和CuO的混合物中含有铜原子数为0.1NA

解析：A选项,32g氧(O3和O2)中共含有氧原子2NA,正确。B选项,常温常压下,3.0g乙烷中含有的碳氢键数为0.6NA,错误。C选项,蔗糖溶液中的分子不仅有蔗糖还有水,错误。D选项,极限法分析,8.0gCu2S中含有铜原子数为0.1NA,8.0gCuO中含有铜原子数也为0.1NA(或根据Cu2S和CuO中Cu的质量分数相等分析),正确。

答案：AD

视角五：考查与“特殊反应”相关的粒子数目的判断

高考真题精选5.设NA为阿伏加德罗常数的数值,判断下列说法是否正确。

A.1.0molCH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为1.0NA

B.100mL1mol·L-1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NA

C.密闭容器中,2molSO2和1 molO2催化反应后分子总数为2NA

D.1L0.1 mol·L-1NH4Cl溶液中,的数量为0.1NA

E.0.1molH2和0.1molI2于密闭容器中充分反应后,其分子总数为0.2NA

F.1L0.1mol·L-1的乙酸溶液中含H+的数量为0.1NA

G.1 molN2与4 molH2反应生成的NH3分子数为2NA

H.密闭容器中2molNO与1molO2充分反应,产物的分子数为2NA

I.50mL12mol·L-1盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA

解析：甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成的氯代甲烷不止一种,因此生成的CH3Cl分子数小于1.0NA,A项错误。铁离子在溶液中水解,所以100mL1mol·L-1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目小于0.1NA,B项错误。反应是可逆反应,因此密闭容器中,2molSO2和1molO2催化反应后分子总数大于2NA,C项错误。为弱碱阳离子,在溶液中发生水解,因此的数量小于0.1NA,D项错误。2HI,反应前后气体分子数不变,充分反应后,分子总数仍为0.2NA,E项正确。乙酸是弱酸,部分电离,因此溶液中H+物质的量小于0.1 mol,F项错误。N2与H2反应生成NH3的反应是可逆反应,反应物不能完全转化为生成物,1molN2与4molH2反应生成的NH3分子数小于2NA,G项错误。NO2与N2O4之间存在平衡,分子数小于2NA,H项错误。盐酸易挥发且稀盐酸与MnO2不反应,I项错误。

答案：A.× B.× C.× D.× E.√F.× G.× H.× I.×

易错点提示：①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 mol·L-1的乙酸溶液和0.1mol·L-1的乙酸钠溶液。②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;铁、铝常温下遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化;Fe与水蒸气的反应;铜与浓硫酸反应,与稀硫酸不反应;MnO2与浓盐酸反应;N2、NH3与O2反应生成NO而不是NO2;S与O2反应生成SO2;Fe、Cu与Cl2、S的反应;硝酸是强氧化性酸,参与的反应不会生成H2等。

典型例题5.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )。

A.1 molCu和足量热浓硫酸反应可生成NA个SO3分子

B.2L0.5mol·L-1亚硫酸溶液中含有的H+离子数为2NA

C.1L0.1 mol·L-1的NaHCO3溶液中和离子数之和小于0.1NA

D.高温下,0.2 molFe与足量水蒸气反应,生成的H2分子数目为0.3NA

解析：A选项,Cu和热浓硫酸反应生成SO2,错误。B选项,H2SO3为弱酸,部分电离,错误。C选项,NaHCO3溶液中存在的电离和水解,、H2CO3和微粒数之和为0.1NA,所以和微粒数之和小于0.1NA,正确。Fe与水蒸气反应的方程式为Fe3O4+4H2,0.2molFe参与反应,则生成分子数为,D项错误。

答案：C