资源简介

素养特训2 证据推理——阿伏加德罗常数判断的陷阱
【命题情境】　阿伏加德罗常数的正误判断是高考频考点,主要以选择题形式考查,在命题上主要涉及气体摩尔体积、物质的组成与结构、氧化还原反应、电子转移数目的计算、电离、水解、可逆反应等的基本概念和基本理论知识。
【命题意图】　考查考生常用化学计量数的计算能力,培养考生的宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、变化观念与平衡思想的学科核心素养。
解答阿伏加德罗常数类题目的思维步骤
考向一　在气体摩尔体积适用条件上设陷
典例1　用NA代表阿伏加德罗常数的数值,判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)(2022·全国甲卷)25 ℃,101 kPa下,28 L氢气中质子的数目为2.5NA。 (　　)
(2)11.2 L乙烷和丙烯的混合气体中所含碳氢键数为3NA。 (　　)
(3)(2021·湖南卷)11.2 L CH4和22.4 L Cl2(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为1.5NA。 (　　)
(4)(2021·河北卷)22.4 L(标准状况)氟气所含的质子数为18NA。 (　　)
【解法指导】
重“两看”,排“干扰”,突破陷阱
(1)看“气体”是否处于“标准状况”。常温常压(25 ℃,101 kPa)、室温(20 ℃)都不是标准状况。
(2)看“标准状况”下物质是否为“气体”[如CCl4、CHCl3、CH2Cl2(注:CH3Cl为气体)、H2O、溴、SO3、己烷、苯、HF、NO2等在标准状况下均不为气体]。
(3)物质的量、物质的质量、摩尔质量均不受温度、压强等外界条件的影响。
考向二　在物质的组成与结构上设陷
典例2　用NA代表阿伏加德罗常数的数值,判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)(2023·湖北卷)1 mol Si含Si—Si键的数目约为4×6.02×1023。 (　　)
(2)12 g NaHSO4中含有0.2NA个阳离子。 (　　)
(3)31 g P4(分子结构:)中的共价键数目为1.5NA。 (　　)
(4)18.9 g三肽C6H11N3O4(相对分子质量:189)中的肽键数目为0.2NA。 (　　)
【解法指导】
明“组成”,析“结构”,突破陷阱
(1)了解特殊物质中所含粒子(分子、原子、电子、质子、中子等)的数目,常考查的特殊粒子有Ne、D2O、18O2、O3、P4、H37Cl、—OH、OH-等。
(2)质量相同、最简式相同的物质所含的原子数相等,如NO2和N2O4,乙烯和丙烯(C3H6)等;等质量的同素异形体所含的原子数相等,如O2和O3等。
(3)等质量的、摩尔质量相同的物质含有的分子数相同,如N2、CO、C2H4等。
(4)记住常考特殊物质的结构,如Na2O2由Na+和构成,而不是Na+和;NaCl为离子化合物,只有离子,没有分子;NaHSO4在熔融状态下电离出Na+、HS,而在水溶液中电离出Na+、H+、S。
(5)在分析理解的基础上记准常考物质所含化学键的数目,如:
1 mol物质 P4 Si SiO2 石墨 金刚石
化学键 P—P Si—Si Si—O C—C C—C
共价键数目 6NA 2NA 4NA 1.5NA 2NA
考向三　对电解质溶液中微粒数目的计算设陷
典例3　用NA代表阿伏加德罗常数的数值,判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)(2024·广东卷)1 L 1 mol·L-1NH4NO3溶液中含N的数目为NA。 (　　)
(2)(2024·贵州卷)0.1 mol·L-1 H2C2O4溶液中含有的H+数目为0.2NA。 (　　)
(3)(2023·海南卷)1.7 g NH3完全溶于1 L H2O所得溶液,NH3·H2O微粒数目为0.1NA。 (　　)
(4)(2022·辽宁卷)pH=12的Na2CO3溶液中OH-数目为0.01NA。 (　　)
(5)(2022·河北卷)6.0 g SiO2与足量NaOH溶液反应,所得溶液中Si的个数为0.1NA。 (　　)
(6)(2021·河北卷)1 L 1 mol·L-1溴化铵水溶液中N与H+离子数之和大于NA。 (　　)
【解法指导】
细“审题”,明“原理”,突破陷阱
(1)是否指明了溶液的体积。
(2)是否有弱电解质或可水解的盐(弱酸根阴离子或弱碱根阳离子),如1 L 0.1 mol·L-1乙酸溶液和1 L 0.1 mol·L-1乙酸钠溶液中含有CH3COO-的数目不相等且都小于0.1NA。
(3)所给条件是否与电解质的组成有关,如pH=1的H2SO4溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1,与电解质的组成无关;而0.05 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=0.1 mol·L-1,与电解质的组成有关。
(4)在判断溶液中微粒总数时,是否忽视溶剂水。
考向四　对氧化还原反应转移电子数的计算设陷
典例4　用NA代表阿伏加德罗常数的数值,判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)(2024·贵州卷)实验室用草酸(H2C2O4)和KClO3制取ClO2的反应为H2C2O4+2KClO3+H2SO42ClO2↑+2CO2↑+K2SO4+2H2O,每生成67.5 g ClO2,转移电子数为2.0NA。 (　　)
(2)(2024·浙江6月选考)利用CH3OH可将废水中的N转化为对环境无害的物质后排放。反应原理为H++CH3OH+NX+CO2+H2O(未配平)。若生成标准状况下的CO2气体11.2 L,则反应转移的电子数为2NA。 (　　)
(3)(2023·海南卷)2.4 g镁条在空气中充分燃烧,转移的电子数目为0.2NA。 (　　)
(4)(2023·辽宁卷)我国古代四大发明之一黑火药的爆炸反应为S+2KNO3+3CK2S+N2↑+3CO2↑,每生成2.8 g N2转移电子数目为NA。 (　　)
(5)(2022·河北卷)3.9 g Na2O2与足量水反应,转移电子个数为0.1NA。 (　　)
(6)足量的浓盐酸与8.7 g MnO2反应,转移电子的数目为0.4NA。 (　　)
【解法指导】
剖析反应,抓准价态,突破陷阱
(1)同一种物质在不同反应中不同“角色”的判断。
如Cl2和Fe、Cu等反应,Cl2只作氧化剂,1 mol Cl2参加反应转移2 mol电子,而Cl2和NaOH溶液反应,Cl2既作氧化剂,又作还原剂,1 mol Cl2参加反应转移1 mol电子;Na2O2与CO2或H2O反应,Na2O2既作氧化剂,又作还原剂,1 mol Na2O2参加反应转移1 mol电子,而Na2O2与SO2反应,Na2O2只作氧化剂,1 mol Na2O2参加反应转移2 mol电子。
(2)量不同,所表现的化合价不同。
如Fe和HNO3反应,Fe不足,生成Fe3+,Fe过量,生成Fe2+。
(3)氧化剂或还原剂不同,所表现的化合价不同。
如Cu和Cl2反应生成CuCl2,而Cu和S反应生成Cu2S。
(4)注意氧化还原反应的竞争及用量问题。
如向FeI2溶液中通入Cl2,首先氧化I-,再氧化Fe2+;向Na2S溶液中通入Cl2,Cl2的量不同,转移的电子数不同。
考向五　对一些特殊反应或隐含反应的微粒数计算设陷
典例5　用NA代表阿伏加德罗常数的数值,判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)(2023·海南卷)标准状况下,2.24 L SO2与1.12 L O2充分反应,生成的SO3分子数目为0.1NA。 (　　)
(2)(2022·浙江6月选考)0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后,HI分子总数为0.2NA。 (　　)
(3)(2021·湖南卷)2 mol NO与1 mol O2在密闭容器中充分反应后的分子数为2NA。 (　　)
(4)(2021·全国甲卷)1 L pH=4的0.1 mol·L-1 K2Cr2O7溶液中Cr2数为0.1NA。 (　　)
(5)0.1 mol CH3COOH与足量CH3CH2OH充分反应生成的CH3COOCH2CH3分子数目为0.1NA。 (　　)
【解法指导】
记“隐含”,析“变化”,突破陷阱
(1)NO与O2反应生成NO2,NO2又部分转化成N2O4。
(2)可逆反应不能反应完全:①N2与H2化合生成NH3;②SO2与O2反应生成SO3;③Cl2与H2O反应;④Cl2与PCl3反应;⑤H2与I2反应;⑥酯化反应和酯的水解反应等。
(3)浓度变化导致的化学反应的变化:①MnO2与浓盐酸的反应,随着反应的进行,浓盐酸变成稀盐酸,反应停止;②Cu与浓硫酸的反应,随着反应的进行,浓硫酸变成稀硫酸,反应停止;③Cu与浓硝酸反应,随着反应的进行,浓硝酸变成稀硝酸,得到NO2和NO的混合气体;④Zn与浓硫酸反应,随着反应的进行,浓硫酸变成稀硫酸,得到SO2和H2的混合气体;⑤常温下,铁、铝遇浓硝酸、浓硫酸发生钝化。
(4)金属精炼时,阳极上杂质的反应。
1.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 (　　)
A.1 mol羟基(—18OH)中含有的中子数为10NA
B.常温下,2.7 g Al片与足量浓硝酸反应转移的电子数为0.3NA
C.标准状况下,448 mL NO2与水反应转移的电子数为0.02NA
D.常温下,1 L 0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中HC的数目为0.1NA
2.(2024·广东高州联考)下图为硫元素在自然界中的循环示意图。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 (　　)
A.0.1 mol·L-1H2SO4溶液含有的H+数目约为0.2NA
B.2.24 L H2S中含有的S—H键数目为0.2NA
C.2 mol SO2与1 mol O2在密闭容器中充分反应后的分子数目为2NA
D.1 mol NaHSO4晶体中含有的离子总数目为2NA
3.(2024·湖北襄阳一模)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 (　　)
A.将0.1 mol醋酸钠溶于稀醋酸中使溶液呈中性,溶液中CH3COO-数目小于0.1NA
B.12 g石墨烯(单层石墨)中含有的六元环个数为NA
C.电解精炼铜时,阴极增重64 g时,外电路转移的电子数一定为2NA
D.向2 mL 0.5 mol·L-1硅酸钠溶液中滴入盐酸制硅酸胶体,所得胶粒数目为0.001NA
4.(2024·吉林通化二模)新制氢氧化铜和葡萄糖的反应可用来检验血糖,其反应为2Cu(OH)2+CH2OH(CHOH)4CHO+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 (　　)
A.18 g CH2OH(CHOH)4CHO中含有羟基的数目为0.6NA
B.每消耗1 mol Cu(OH)2,转移电子的数目为2NA
C.1 L 1 mol·L-1CH2OH(CHOH)4COONa溶液中含有的离子数目为2NA
D.标准状况下,112 mL H2O(l)中含有的分子数目为6.2NA
5.(2024·吉林延边一模)过二硫酸钾(K2S2O8)是工业上一种重要的消毒剂和织物漂白剂,可通过电解KHSO4溶液制备。过二硫酸钾在100 ℃下能发生分解反应:K2S2O8K2SO4+SO3↑+O2↑(未配平)。设NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是 (　　)
A.1 mol K2S2O8中存在NA个非极性共价键
B.100 mL 0.5 mol·L-1 KHSO4溶液中的离子总数为0.2NA
C.标准状况下,22.4 L SO3含有的原子数大于4NA
D.上述反应中,每生成1 mol O2,转移2NA个电子
6.(2024·广东肇庆二模)化学助力蓝天保卫战。工业上可利用氨水吸收SO2尾气,生成NH4HSO3,再将其氧化,得到的(NH4)2SO4可用作化肥。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是 (　　)
A.22.4 L NH3中所含的分子数目为NA
B.64 g SO2中所含的σ键数目为2NA
C.2 mol HS完全被氧化生成S,转移的电子数目为2NA
D.1 L 0.1 mol·L-1(NH4)2SO4溶液中所含的N数目为0.2NA
7.(2025·湖北高三调研考)设NA为阿伏加德罗常数的值。钛镍记忆合金用于制造“神舟十四号”飞船的天线。钛酸亚铁(FeTiO3)在高温下通过以下反应转化为Ti,用于冶炼钛:2FeTiO3+6C+7Cl22TiCl4+2FeCl3+6CO。下列说法错误的是 (　　)
A.每生成1 mol TiCl4,转移的电子数为7NA
B.1 mol基态Ti原子中未成对电子数为2NA
C.1 mol Fe(CO)5中含5NA个配位键
D.2 L 1 mol·L-1 FeCl3溶液中,阳离子数目大于2NA
参考答案
素养教练
典例1　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√
解析：(1)25 ℃、101 kPa不是标准状况，不能用标准状况下的气体摩尔体积计算氢气的物质的量，说法错误。
(2)无法确定11.2 L乙烷和丙烯的混合气体的物质的量，因此无法确定其中所含碳氢键的数目，说法错误。
(3)甲烷和氯气在光照下发生取代反应，每一步反应均为分子数不变的反应，因此11.2 L CH4和22.4 L Cl2(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为1.5NA，说法正确。
(4)在标准状况下22.4 L氟气的物质的量为1 mol，其质子数为18NA，说法正确。
典例2　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√
解析：(1)晶体硅中，每个Si与其周围的4个Si形成共价键并形成立体空间网状结构，因此，平均每个Si形成2个共价键，1 mol Si含Si—Si键的数目约为2×6.02×1023，说法错误。
(2)NaHSO4由钠离子和硫酸氢根离子构成，其中的阳离子只有钠离子，12 g NaHSO4的物质的量为0.1 mol，因此，其中只含有0.1NA个阳离子，说法错误。
(3)31 g P4的物质的量为0.25 mol，根据白磷的分子结构可知，一个白磷分子里含有六个共价键，所以共价键数目为1.5NA，说法正确。
(4)18.9 g三肽C6H11N3O4的物质的量为0.1 mol，三分子氨基酸脱水缩合形成三肽，三肽中含有两个肽键，所以18.9 g三肽C6H11N3O4中的肽键数目为0.2NA，说法正确。
典例3　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√
解析：(1)N在水溶液中发生水解反应，1 L 1 mol·L-1 NH4NO3溶液中含N的数目小于NA，说法错误。
(2)未给出H2C2O4溶液的体积且H2C2O4是弱酸，无法计算氢离子的物质的量，说法错误。
(3)1.7 g NH3完全溶于1 L H2O，发生反应NH3+H2ONH3·H2O，且生成的NH3·H2O会部分电离，微粒数目小于0.1NA，说法错误。
(4)没有给出Na2CO3溶液的体积，无法计算pH=12的Na2CO3溶液中OH-的数目，说法错误。
(5)二氧化硅与氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，硅酸钠在溶液中发生水解反应，则由原子个数守恒可知，6.0 g二氧化硅与足量氢氧化钠溶液反应所得溶液中硅酸根离子的个数小于×NA mol-1=0.1NA，说法错误。
(6)1 L 1 mol·L-1溴化铵水溶液中存在电荷守恒，即c(N)+c(H+)=c(Br-)+c(OH-)，则物质的量也满足n(N)+n(H+)=n(Br-)+n(OH-)，因为n(Br-)=1 L×1 mol·L-1=1 mol，所以该溶液中N与H+离子数之和大于NA，说法正确。
典例4　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×
解析：(1)由反应的化学方程式可知，每生成2 mol ClO2转移的电子为2 mol，则每生成67.5 g ClO2(1 mol)，转移的电子数为NA，说法错误。
(2)该反应中C元素的化合价由-2升高到+4，若生成标准状况下的CO2气体体积为11.2 L，即生成0.5 mol CO2，反应转移的电子数为0.5NA×6=3NA，说法错误。
(3)2.4 g镁条在空气中充分燃烧，镁被氧化为+2价，故转移的电子数目为0.2NA，说法正确。
(4)2.8 g N2的物质的量n== mol=0.1 mol，生成1 mol N2转移的电子数为12NA，则生成0.1 mol N2转移的电子数为1.2NA，说法错误。
(5)过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气，则3.9 g过氧化钠与足量水反应，转移的电子个数为×1×NA mol-1=0.05NA，说法错误。
(6)足量的浓盐酸与8.7 g MnO2(0.1 mol)反应，Mn从+4价转化成+2价，转移电子的数目为0.2NA，说法错误。
典例5　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
解析：(1)标准状况下，2.24 L SO2与1.12 L O2充分反应，该反应为可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，故生成的SO3分子数目无法计算，说法错误。
(2)H2和I2发生反应生成HI，该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，因此，0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后，生成的HI分子总数小于0.2NA，说法错误。
(3)2NO+O22NO2、2NO2N2O4，因此2 mol NO与1 mol O2在密闭容器中充分反应后的分子数小于2NA，说法错误。
(4)酸性K2Cr2O7溶液中存在Cr2+H2O2Cr+2H+，含Cr元素微粒有Cr2和Cr，则1 L pH=4的0.1 mol·L-1 K2Cr2O7溶液中Cr2数小于0.1NA，说法错误。
(5)乙酸和乙醇的酯化反应是可逆反应，则0.1 mol CH3COOH与足量CH3CH2OH充分反应生成的CH3COOCH2CH3分子数目小于0.1NA，说法错误。
素养专练
1.A　解析：每个—18OH中含10个中子，则1 mol羟基(—18OH)中含有的中子数为10NA，A正确；常温下，Al与浓硝酸发生钝化，B错误；标准状况下，448 mL NO2物质的量为0.02 mol，根据反应3NO2+H2O2HNO3+NO可知，3 mol NO2反应转移2 mol电子，则448 mL NO2与水反应转移的电子数为NA，C错误；HC在溶液中发生水解，1 L 0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中HC的数目小于0.1NA，D错误。
2.D　解析：没有给出体积，不能求出H+的数目，A错误；没有给出气体所处的状况，无法计算H2S的物质的量，B错误；2 mol SO2与1 mol O2不能完全反应，反应后的分子数目小于2NA，C错误；1 mol NaHSO4晶体中含有1 mol钠离子和1 mol硫酸氢根离子，则晶体中含有的离子总数为2NA，D正确。
3.C　解析：将0.1 mol醋酸钠溶于稀醋酸中使溶液呈中性，根据电荷守恒，溶液中CH3COO-数目等于钠离子数目，为0.1NA，A错误；12 g石墨烯中含有1 mol C，每个碳原子被3个六元环共用，每个六元环中含有的碳原子数目为×6=2，所以1 mol C原子形成的六元环的个数为0.5NA，B错误；阴极的电极反应为Cu2++2e-Cu，阴极增重64 g时，即生成1 mol铜，外电路转移的电子数一定为2NA，C正确；2 mL 0.5 mol·L-1硅酸钠溶液中n(Na2SiO3)=0.5 mol·L-1×0.002 L=0.001 mol，根据Si守恒，生成的H2SiO3为0.001 mol，但硅酸胶体中的胶粒是一定数目硅酸的集合体，故所得胶粒数小于0.001NA，D错误。
4.D　解析：18 g CH2OH(CHOH)4CHO的物质的量为0.1 mol，含有羟基的数目为0.5NA，A错误；Cu(OH)2中Cu的化合价降低1价，故每消耗1 mol Cu(OH)2，转移电子的数目为NA，B错误；溶液中还有氢离子和氢氧根离子，1 L 1 mol·L-1 CH2OH(CHOH)4COONa溶液中含有的离子数目大于2NA，C错误；112 mL H2O(l)的质量为112 g，物质的量为6.2 mol，含有的分子数目为6.2NA，D正确。
5.B　解析：K2S2O8由K+和S2构成，S2的结构式为2-，所以1 mol K2S2O8中含有非极性共价键的数目为NA，A正确；1 mol硫酸氢钾在水溶液中可以电离出1 mol钾离子、1 mol氢离子和1 mol硫酸根离子，水溶液中水还会电离出少量H+和OH-，则100 mL 0.5 mol·L-1 KHSO4溶液中的离子总数约为0.15NA，B错误；标准状况下，三氧化硫为固体，则22.4 L SO3的物质的量大于1 mol，其中含有的原子数大于4NA，C正确；上述反应中，过二硫酸钾中-1价的氧发生歧化反应生成氧气，则每生成1 mol O2，转移2NA个电子，D正确。
6.B　解析：未说明气体所处状况，无法根据体积进行计算，A错误；64 g SO2的物质的量为1 mol，S、O均需要共用2对电子才达到8电子稳定结构，可知S和O之间是双键，因此1个SO2中所含的σ键数为2，1 mol SO2中所含的σ键数目为2NA，B正确；HS完全被氧化生成S，S元素化合价从+4升高到+6，2 mol HS完全被氧化生成S，转移的电子数目为4NA，C错误；N会发生水解反应，N数目小于0.2NA，D错误。
7.C　解析：由反应的化学方程式2FeTiO3+6C+7Cl22TiCl4+2FeCl3+6CO可知，每生成1 mol TiCl4，转移的电子数为7NA，A正确；已知Ti是22号元素，其基态原子的价层电子排布式为3d24s2，即每个Ti原子中有2个未成对电子，故1 mol基态Ti原子中未成对电子数为2NA，B正确；已知Fe(CO)5中Fe和每个CO均形成一个配位键，而CO分子中还含有1个配位键，故1 mol Fe(CO)5中含10NA个配位键，C错误；由反应的方程式Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+可知，2 L 1 mol·L-1FeCl3溶液中，阳离子数目大于2 L×1 mol·L-1×NA mol-1=2NA，D正确。

展开更多......

收起↑