专题 阿伏加德罗常数及应用 课件(共36张PPT)

(共36张PPT)
专题 阿伏加德罗常数及应用
聚焦核心要点
要点1阿伏加德罗常数与物质的组成及变化
课标指引:了解物质的量及其相关物理量的含义和应用,体会定量研究对化学科学的重要作用。
1.“Vm=22.4 L·mol-1”的适用条件
(1)使用“Vm=22.4 L·mol-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。
(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。
2.氧化还原反应中电子的转移
3.电解质溶液中粒子的数目
(1)看清题目中是否指明溶液的体积。如在pH=13的NaOH溶液中,因溶液体积未知而无法求算其中OH-的数目。
(2)看清溶液中是否有“弱粒子”,即是否存在弱电解质或易水解的“弱粒子”。如1 L 0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液或1 L 0.1 mol·L-1的CH3COONa溶液中CH3COO-的数目均小于0.1NA(NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(3)看清是单一电解质溶液还是多种电解质的混合溶液,若为混合溶液,有时要借助电荷守恒规律来计算某种离子的物质的量及数目。
4.过程的可逆性
(2)弱电解质溶液中各种粒子的数目和浓度,如1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液中CH3COO-的数目不能具体确定。
(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 mol·L-1 Na2CO3溶液中 的数目不能具体确定。
易错辨析
设NA为阿伏加德罗常数的值。判断下列说法的正误。
1.0.1 mol·L-1 HClO4溶液中含有的H+数为0.1NA。(　　)
2.2 mol NO与1 mol O2在密闭容器中充分反应后的分子数为2NA。(　　)
×
HClO4为强酸,在溶液中完全电离,则0.1 mol·L-1 HClO4溶液中H+的物质的量浓度为0.1 mol·L-1,由于题中未给出溶液的体积,所以无法计算H+的数目。
×
2 mol NO与1 mol O2恰好完全反应生成2 mol NO2,由于存在平衡2NO2 N2O4,所以充分反应后容器中的分子数小于2NA。
3.11.2 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。(　　)
4.78 g Na2O2与足量SO2反应,转移电子数为NA。(　　)
√
甲烷与氯气发生取代反应,反应物与生成物的物质的量相等,则反应后的分子数为
×
78 g Na2O2的物质的量为1 mol,1 mol Na2O2与足量SO2反应生成1 mol硫酸钠,电子转移了2 mol,则转移电子的数目为2NA。
要点2阿伏加德罗常数与物质的结构
课标指引:1.从组成、结构等方面认识无机化合物和有机化合物的多样性。　2.能基于物质的量认识物质的组成及其化学变化,运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互关系进行简单计算。
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 g重水(D2O)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)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)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 mol SiO2中含有4NA个Si—O;1 mol金刚石含有2NA个C—C;1 mol白磷中含P—P的数目为6NA等。
(4)注意σ键和π键的判断,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,基于碳原子连接原子或原子团判断手性碳原子。
易错辨析
设NA为阿伏加德罗常数的值。判断下列说法的正误。
1.18 g 含有的中子数为10NA。(　　)
2.标准状况下,11.2 L苯中 的数目为1.5NA。(　　)
×
标准状况下,11.2 L苯的物质的量不是0.5 mol,且苯分子中不含碳碳双键。
×
3.100 g CaS与CaSO4的混合物中含有32 g硫,则含有的氧原子数为1.75NA。
(　　)
4.1 mol P4S3( )中所含P—S的数目为6NA。(　　)
√
100 g CaS与CaSO4的混合物中钙元素、硫元素和氧元素质量总和为100 g,其中硫元素32 g,钙元素和硫元素的质量之比为40∶32,则钙元素质量为40 g,故氧元素的质量为100 g-32 g-40 g=28 g,则含有氧原子数为
1分子P4S3中含P—S的数目为6,则1 mol此物质中含P—S的数目为6NA。
√
精研核心命题
命题点1阿伏加德罗常数的常规考查
典例1　(2022·河北卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
(　　)
A.3.9 g Na2O2与足量水反应,转移电子个数为0.1NA
B.1.2 g Mg在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2,转移电子个数为0.1NA
C.2.7 g Al与足量NaOH溶液反应,生成H2的个数为0.1NA
D.6.0 g SiO2与足量NaOH溶液反应,所得溶液中 的个数为0.1NA
B
解析 Na2O2与水发生反应:2Na2O2+2H2O ══ 4NaOH+O2↑,Na2O2中-1价O变为0价和-2价,反应消耗1 mol Na2O2时转移1 mol电子,3.9 g Na2O2为 0.05 mol,故转移电子个数为0.05NA,A错误;Mg在空气中燃烧生成MgO和Mg3N2,Mg由0价升高到+2价,消耗1 mol Mg转移2 mol电子,1.2 g Mg为0.05 mol,则转移电子个数为0.1NA,B正确;2.7 g Al为0.1 mol,与NaOH溶液反应生成0.15 mol H2,则生成H2的个数为0.15NA,C错误;6.0 g SiO2为0.1 mol,与NaOH溶液反应生成0.1 mol Na2SiO3,由于 发生水解,则所得溶液中
的个数小于0.1NA,D错误。
思路剖析解答本题的思路如下:
分析物质的组成及变化 突破选项中的关键点
A项:2Na2O2+2H2O══4NaOH+O2↑ Na2O2中-1价O发生歧化变为0价和-2价
B项:Mg MgO+Mg3N2 MgO、Mg3N2中Mg均为+2价, Mg→Mg2+失去2个电子
C项:2Al+2NaOH+2H2O══ 2NaAlO2+3H2↑ n(Al)=0.1 mol,NaOH溶液足量,Al完全反应
D项:SiO2+2NaOH══Na2SiO3+H2O Na2SiO3是强碱弱酸盐, 发生水解
变式演练(2023·湖南衡阳一模)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.1 mol熔融状态下的AlCl3中含有Al3+的数目为NA
B.标准状况下,11.2 L SO3的质量为40 g
C.1 mol·L-1 KCl溶液中,K+的数目为NA
D.常温常压下,18 g H2O中含有共价键的数目为2NA
D
解析 AlCl3在熔融状态下不能发生电离,故熔融状的AlCl3中不含Al3+,A错误;标准状况下,SO3为非气体,无法计算11.2 L SO3的物质的量,B错误;题目未指明溶液的体积,无法计算K+的个数,C错误;1个H2O中含有2个H—O,18 g H2O为1 mol,则含有共价键的数目为2NA,D正确。
命题点2阿伏加德罗常数的创新考查
典例2　(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+3C ══ K2S+N2↑+3CO2↑。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.11.2 L CO2含π键数目为NA
B.每生成2.8 g N2转移电子数目为NA
C.0.1 mol KNO3晶体中含离子数目为0.2NA
D.1 L 0.1 mol·L-1 K2S溶液中含S2-数目为0.1NA
C
解析 未指明11.2 L CO2所处的温度和压强,无法计算,A错误;每生成1 mol N2,该反应转移的电子为12 mol,2.8 g N2为0.1 mol,故转移的电子数目为1.2NA,B错误;KNO3由K+、 构成,0.1 mol KNO3晶体中含离子数目为0.2NA,C正确;1 L 0.1 mol·L-1 K2S溶液中含0.1 mol K2S,由于S2-水解,故溶液中S2-的数目小于0.1NA,D错误。
变式演练(2023·湖北八市3月联考)设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.30 g甲醛分子中心原子的价层电子对数为4NA
B.12 g C60和12 g金刚石均含有NA个碳原子
C.标准状况下22.4 L SO2与11.2 L O2充分反应后的分子总数为NA
D.1 mol K3[Fe(CN)6]中含有σ键数目为24NA
B
解析 HCHO中C原子的价层电子对数为 +3=3,30 g 甲醛为
1 mol,则中心原子的价层电子对数为3NA,A错误;金刚石和C60都是碳元素组成的单质,12 g C60和12 g金刚石含有碳原子个数均为NA,B正确;SO2和O2反应生成SO3的反应为可逆反应,标准状况下1 mol SO2和0.5 mol O2完全反应不能生成1 mol SO3,则反应后的分子总数大于NA,C错误;K3[Fe(CN)6]中每个碳氮三键中含有1个σ键,配位键也属于σ键,则1 mol K3[Fe(CN)6]中含12 mol σ键,即含有σ键的数目为12NA,D错误。
【思维建模】解答阿伏加德罗常数及应用类题目的方法
训练分层落实
1.(2023·浙江6月选考)NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.4.4 g C2H4O中含有σ键数目最多为0.7NA
B.1.7 g H2O2中含有氧原子数为0.2NA
C.向1 L 0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液通氨气至中性,铵根离子数为0.1NA
D.标准状况下,11.2 L Cl2通入水中,溶液中氯离子数为0.5NA
A
解析 1个C2H4O中含有6个σ键和1个π键(乙醛)或7个σ键(环氧乙烷),4.4 g C2H4O的物质的量为0.1 mol,则含有σ键数目最多为0.7NA,A正确;1.7 g H2O2的物质的量为0.05 mol,则含有氧原子数为0.1NA,B错误;向1 L 0.1 mol·L-1CH3COOH溶液通氨气至中性,溶液中存在电荷守恒关系: c(CH3COO-)+c(OH-)=c( )+c(H+),中性溶液中c(OH-)=c(H+),则c(CH3COO-)=c( ),再根据元素守恒:n(CH3COO-)+n(CH3COOH)=0.1 mol,得出铵根离子数小于0.1NA,C错误;标准状况下,11.2 L Cl2的物质的量为0.5 mol,通入水中后只有一部分Cl2与水反应生成H+、Cl-和HClO,所以溶液中氯离子数小于0.5NA,D错误。
2.(2023·广东卷)设NA为阿伏加德罗常数的值。侯氏制碱法涉及NaCl、NH4Cl和NaHCO3等物质。下列叙述正确的是(　　)
A.1 mol NH4Cl含有的共价键数目为5NA
B.1 mol NaHCO3完全分解,得到的CO2分子数目为2NA
C.体积为1 L的1 mol·L-1NaHCO3溶液中, 数目为NA
D.NaCl和NH4Cl的混合物中含1 mol Cl-,则混合物中质子数为28NA
D
解析 NH4Cl由 和Cl-构成,则1 mol NH4Cl含有的共价键数目为4NA,A错误;NaHCO3的分解反应为2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O,故1 mol NaHCO3完全分解,得到的CO2分子数目为0.5NA,B错误;体积为1 L的1 mol·L-1 NaHCO3溶液中,含1 mol NaHCO3,由于 发生水解和电离,故含有 的数目小于NA,C错误;一个NaCl和一个NH4Cl含有的质子数均为28,NaCl和NH4Cl的混合物中含1 mol Cl-,则混合物的物质的量为1 mol,含有的质子数为28NA,D正确。
3.(2023·全国甲卷)NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是(　　)
A.0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA
B.标准状况下,2.24 L SO3中电子的数目为4.00NA
C.1.0 L pH=2的H2SO4溶液中H+的数目为0.02NA
D.1.0 L 1.0 mol·L-1的Na2CO3溶液中 的数目为1.0NA
A
解析 每个异丁烷(结构简式为 )分子中有13个共价键,故0.50 mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA,A正确;标准状况下,SO3是固体,B错误;pH=2的H2SO4溶液中c(H+)=0.01 mol·L-1,1.0 L该溶液中H+的数目为0.01NA,C错误;1.0 L 1.0 mol·L-1的Na2CO3溶液中,含溶质Na2CO3的物质的量是1 mol,由于 发生水解,则实际存在的 的数目小于1.0NA,D错误。
练易错·避陷阱
4.(2023·河北唐山一模)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
(　　)
A.28 g晶体Si中Si—Si数目为4NA
B.100 g质量分数为17%的H2O2水溶液中极性键数目为NA
C.一定条件下,32 g SO2与足量O2反应,转移的电子数为NA
D.18 g重水(D2O)中含有的质子数为9NA
D
解析 晶体硅中每个硅原子与周围的4个硅原子形成4个共价键,由均摊法可知,每个硅原子占有2个共价键,28 g晶体Si的物质的量为1 mol,则含有Si—Si数目为2NA,A错误;100 g质量分数为17%的H2O2水溶液中H2O2的物质的量为0.5 mol,H2O2的结构式为H—O—O—H,故0.5 mol H2O2含有极性键的数目为NA,但是溶剂水分子中也含有极性键,B错误;SO2与O2的反应为可逆反应,不能计算参加反应的SO2的物质的量,故无法计算转移的电子数,C错误;D2O的摩尔质量为20 g·mol-1,1个D2O中含有的质子数为10,18 g重水(D2O)中含有的质子数为 ×10NA mol-1=9NA,D正确。
5.(2023·安徽合肥一模)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
(　　)
A.32 g甲醇中含有C—H的数目为4NA
B.常温常压下,2.0 g D2O中含有的质子数和中子数均为NA
C.1 mol N2和3 mol H2充分反应后的混合气体中原子数小于8NA
D.25 ℃时,1 L pH=12的Ba(OH)2溶液中含有OH-的数目为0.02NA
B
解析 1个甲醇分子含有3个C—H,32 g甲醇为1 mol,则含有C—H的数目为3NA,A错误;1个D2O含有10个质子和10个中子,2.0 g D2O为0.1 mol,则含有质子数和中子数均为NA,B正确;1 mol N2和3 mol H2反应过程中原子总数保持不变,故充分反应后混合气体中原子总数为8NA,C错误;25 ℃时,pH=12的Ba(OH)2溶液中c(OH-)=10-2 mol·L-1,则1 L该溶液中含有OH-的数目为10-2 mol·L-1×1 L×NA mol-1=0.01NA,D错误。
6.(2023·陕西榆林一模)设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
(　　)
A.1 mol CH≡CH中含有的共用电子对的数目为3NA
B.1.0 mol·L-1的AlCl3溶液中含有的阴离子总数为3NA
C.1.7 g羟基(—OH)和1.7 g OH-中含有的质子数均为0.9NA
D.20 mL 18 mol·L-1浓硫酸与足量铜反应转移的电子数为0.36NA
C
解析 1个CH≡CH分子中含有2个碳氢单键和1个碳碳三键,则1 mol CH≡CH中含有的共用电子对的数目为5NA,A错误;只有溶液的浓度,缺少溶液的体积,不能计算微粒的数目,B错误;1个羟基(—OH)和1个OH-所含的质子数均为9,1.7 g 羟基(—OH)和1.7 g OH-中含有的质子数均为0.9NA,C正确;n(H2SO4)=18 mol·L-1×20×10-3 L=0.36 mol,若0.36 mol硫酸完全反应,则转移的电子数为0.36NA,但随着反应的进行,浓硫酸变成稀硫酸,稀硫酸与铜不反应,故转移的电子数小于0.36NA,D错误。
练预测·押考向
7.甲酸甲酯常用作杀菌剂、熏蒸剂和烟草处理剂,可由甲酸和甲醇反应制得。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列有关说法正确的是(　　)
A.pH=3的甲酸溶液中氢离子数目为1×10-3NA
B.0.5 mol甲酸甲酯中含有sp3杂化的原子数目为NA
C.50 g质量分数为64%的甲醇水溶液中含有σ键数目为5NA
D.甲醇燃料电池中,每消耗22.4 L(标准状况)甲醇,转移电子数目为6NA
B
解析 甲酸溶液的体积未知,无法计算氢离子数目,A错误;甲酸甲酯中有1个碳原子和1个氧原子采用sp3杂化,则0.5 mol甲酸甲酯中采用sp3杂化的原子数目为NA,B正确;50 g质量分数为64%的甲醇水溶液中,m(CH3OH)=32 g, m(H2O)=18 g,二者均为1 mol,1 mol CH3OH中σ键数目为5NA,1 mol H2O中σ键数目为2NA,故50 g该溶液中σ键数目为7NA,C错误;标准状况下,甲醇为液体,22.4 L甲醇的物质的量不是1 mol,D错误。
8.中科院上海高研院在二氧化碳电催化转化研究中取得重要进展。通过调控N-carbon的孔道结构和表面活性位构型,成功实现了CO2直接转化生成乙醇。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,5.6 L CO2中所含电子的数目为4NA
B.25 ℃时,C2H5OH所含共价键的数目为8NA
C.0.1 mol乙醇和0.2 mol乙酸发生酯化反应,最多可生成0.1NA个乙酸乙酯
D.CO2电催化过程中,每生成1 mol乙醇,转移电子的数目为12NA
D
解析 标准状况下5.6 L CO2为0.25 mol,1 mol CO2中含22 mol电子,故标准状况下5.6 L CO2中含电子的数目为5.5NA,A错误;不确定乙醇的物质的量,不能计算其所含共价键的数目,B错误;乙醇和乙酸发生的酯化反应是可逆反应,不能进行到底,故生成乙酸乙酯的数目小于0.1NA,C错误;电催化过程中由CO2生成乙醇的过程中碳元素由+4价降低到-2价,故每生成1 mol乙醇,转移电子的数目为12NA,D正确。