【高考快车道】第一部分 高考热点突破 选择题突破2 阿伏加德罗常数及应用（课件）-化学高考二轮复习

(共28张PPT)
选择题突破二　阿伏加德罗常数及应用
必备知识 梳理
1.基于物质结构的阿伏加德罗常数的综合应用(设NA为阿伏加德罗常数的值)
(1)特殊物质中所含粒子(分子、原子、质子、中子、电子)的数目:
①单原子分子,如稀有气体He、Ne、Ar等;
②双原子分子,如Cl2、N2、O2、H2、Br2、I2等;
③多原子分子,如D2O、O3、P4(白磷)、CH4、CO2等。
(2)对最简式相同的物质组成的混合物,按最简式计算,如NO2和N2O4、乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)等,等质量时含有的原子数目相等。
(3)注意胶体粒子的构成,如0.1 mol FeCl3水解得到Fe(OH)3胶体粒子数小于0.1NA。
(4)掌握常考物质中所含化学键的数目:
①苯环中不含碳碳双键。
②1 mol白磷(P4)中含有6NA个P—P。
③1 mol金刚石(晶体硅)中含有2NA个C—C(Si—Si)。
④1 mol S8中含有8NA个S—S。
⑤1 mol SiO2中含有4NA个Si—O。
(5)单键为σ键,双键中有1个σ键、1个π键,三键中有2个π键、1个σ键。如在H—C≡N中含有2个σ键、2个π键、1个孤电子对。
(6)中心原子的价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数。
(7)分子(或离子)中只形成单键的C、N、O原子大都采取sp3杂化,双键和苯环上的碳原子采取sp2杂化,三键碳原子采取sp杂化。
链接高考1
(2024·福建卷)我国科学家预测了稳定的氮单质分子N8(结构如图)。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是(　　)
A.1.0 mol N8的σ键电子数为16NA
B.1.0 mol N8的(价层)孤电子对数为7NA
C.1.0 mol N8的sp2杂化氮原子数为6NA
D.112.0 g N8完全分解,产生的N2分子数为4 mol
B
解析:1个N8分子中有8个σ键,每个σ键含有2个电子,则1.0 mol N8的σ键电子数为16NA,A正确;N8分子中所有原子共面: ,1个N8分子中
1~6处的6个氮原子采取sp2杂化,7、8处两个氮原子采取sp杂化,其中1、3、4、5、6、8处氮原子各有1个孤电子对,则1个N8分子有6个孤电子对,故1.0 mol N8的孤电子对数为6NA,B错误;1个N8分子有6个氮原子采取sp2杂化,则1.0 mol N8中采取sp2杂化的氮原子数为6NA,C正确;112.0 g N8的物质的量为=1 mol,含有8 mol N,根据氮原子守恒,1 mol N8完全分解产生4 mol N2,D正确。
2.基于物质转化的阿伏加德罗常数的综合应用
(1)氧化还原反应中的电子转移
(2)电解质溶液中的变化
链接高考2
(2025·黑吉辽蒙卷)钠及其化合物的部分转化关系如图。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.反应①生成的气体,每11.2 L(标准状况)含原子的数目为NA
B.反应②中2.3 g Na完全反应生成的产物中含非极性键的数目为0.1NA
C.反应③中1 mol Na2O2与足量H2O反应转移电子的数目为2NA
D.100 mL 1 mol·L-1 NaClO溶液中,ClO-的数目为0.1NA
A
解析:反应①电解熔融NaCl生成Cl2,标准状况下11.2 L Cl2为0.5 mol,含0.5 mol×2=1 mol原子,即生成的气体中原子数目为NA,A正确;2.3 g Na(0.1 mol)与氧气加热反应生成0.05 mol Na2O2,每个Na2O2含1个O—O非极性键,故非极性键数目为0.05NA,B错误;Na2O2与水反应生成氢氧化钠和氧气,化学方程式为2Na2O2+2H2O══4NaOH+O2↑,1 mol Na2O2与水反应转移1 mol电子,数目为NA,C错误;ClO-在水中会发生水解,故ClO-的数目小于0.1NA,D错误。
关键能力 提升
提升1　基于物质结构的阿伏加德罗常数的综合应用
1.(2025·河北卷)设NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是(　　)
A.18 g H2O晶体内氢键的数目为2NA
B.1 L 1 mol·L-1的NaF溶液中阳离子总数为NA
C.28 g环己烷和戊烯的混合物中碳原子的数目为2NA
D.铅酸蓄电池负极增重96 g,理论上转移电子数为2NA
B
解析:1个水分子在冰中形成4个氢键,但每个氢键被两个分子共享,相当于每个分子贡献2个氢键。18 g H2O为1 mol,存在的氢键数目为2NA,A正确; NaF溶液中阳离子包括Na+和H+,1 L 1 mol·L-1 NaF溶液中的Na+为1 mol,钠离子不会水解,则有n(Na+)+n(H+)>1 mol,故阳离子总数大于NA,B错误;环己烷和戊烯的最简式均为CH2,28 g该混合物含2 mol CH2,对应2 mol碳原子,碳原子数目为2NA,C正确;铅酸蓄电池负极反应为Pb+S-2e-══PbSO4,增重96 g对应生成1 mol PbSO4,转移2 mol电子,数目为2NA,D正确。
2.(2024·海南卷)设NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)
A.2.2 g超重水(3H2O)所含的电子数目为NA
B.1 L 0.1 mol·L-1 NaClO溶液中ClO-的数目为0.1NA
C.过量C与1 mol SiO2充分反应转移电子数目为3NA
D.1 mol Cl2与足量CH4发生取代反应生成HCl分子的数目为2NA
A
解析:2.2 g超重水的物质的量为0.1 mol,所含的电子为0.1 mol×10=1 mol,故电子数目为NA,A正确;1 L 0.1 mol·L-1 NaClO溶液中含有0.1 mol NaClO,由于ClO-会发生水解反应,故溶液中ClO-的数目小于0.1NA,B错误;过量C与1 mol SiO2充分反应生成硅单质和CO,硅元素的化合价由+4价变为0价,则反应转移电子的数目为4NA,C错误;甲烷与氯气发生取代反应为连锁反应,可得到四种氯代产物和HCl,结合氯元素守恒可知,1 mol Cl2与足量CH4发生取代反应生成HCl分子的数目为NA,D错误。
提升2　基于物质转化的阿伏加德罗常数的综合应用
3.(2024·安徽卷)地球上的生物氮循环涉及多种含氮物质,转化关系之一如图所示(X、Y均为氮氧化物),羟胺(NH2OH)以中间产物的形式参与循环。
设NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)
A.标准状况下,2.24 L X和Y混合气体中氧原子数为0.1NA
B.1 L 0.1 mol·L-1 NaNO2溶液中Na+和N的数目均为0.1NA
C.3.3 g NH2OH完全转化为N时,转移的电子数为0.6NA
D.2.8 g N2中含有的价电子总数为0.6NA
A
解析:N中氮元素显+3价,X、Y均为氮氧化物,由题图可知,N经三步还原转化为N2,则X为NO,Y为N2O,标准状况下2.24 L NO和N2O混合气体的物质的量为0.1 mol,故氧原子数为0.1NA,A正确;HNO2为弱酸,1 L 0.1 mol·L-1 NaNO2溶液中,由于N发生水解,故N的数目小于0.1NA,B错误; NH2OH转化为N时,氮元素由-1价升高为+3价,3.3 g NH2OH的物质的量为0.1 mol,完全转化为N时,转移的电子数为0.4NA,C错误;1个N2中含有10个价电子,2.8 g N2的物质的量为0.1 mol,含有的价电子数为NA,D错误。
4.(2024·广西卷)实验小组用如下流程探究含氮化合物的转化。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)
A.“反应1”中,每消耗0.1 mol NH4Cl,在25 ℃、101 kPa下得到2.24 L NH3
B.“反应2”中,每生成0.1 mol NO,转移电子数为0.5NA
C.在密闭容器中进行“反应3”,0.1 mol NO充分反应后体系中有0.1NA个NO2
D.“反应4”中,为使0.1 mol NO2完全转化成HNO3,至少需要0.02NA个O2
B
5.(2025·八省联考云南卷)Cl2制备Cl2O的化学方程式为2Cl2+2Na2CO3+H2O══2NaHCO3+2NaCl+Cl2O,设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)
A.22.4 L Cl2O中原子总数为3NA
B.1 mol C中σ键的数目为3NA
C.每消耗2 mol Cl2,转移电子数为4NA
D.0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中HC的数目等于0.1NA
B
解析:没有注明标准状况,无法计算气体的物质的量,A错误;1个C中含有3个σ键,1 mol C中σ键的数目为3NA,B正确;根据方程式可知,2 mol Cl2参加反应,转移电子的物质的量为2 mol,转移电子数目为2NA,C错误;没有给出溶液的体积,且HC会发生电离和水解,则无法计算NaHCO3的物质的量,D错误。
学科素养 发展
1.(2024·黑吉辽卷)硫及其化合物部分转化关系如图。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,11.2 L SO2中原子总数为0.5NA
B.100 mL 0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液中,S数目为0.01NA
C.反应①每消耗3.4 g H2S,生成物中硫原子数目为0.1NA
D.反应②每生成1 mol还原产物,转移电子数目为2NA
D
解析:二氧化硫在标准状况下为气体,11.2 L二氧化硫的物质的量为0.5 mol,其原子总数为1.5NA,A错误;亚硫酸根离子在溶液中会水解,故100 mL 0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液中亚硫酸根离子的数目小于0.01NA,B错误;反应①为2H2S+SO2══3S+2H2O,则3.4 g(0.1 mol)硫化氢反应生成的硫原子数目为0.15NA,C错误;反应②为3S+6OH-══2S2-+S+3H2O,每3 mol S发生反应转移4 mol电子,其中2 mol S被还原,则每生成1 mol还原产物,转移2 mol电子,即转移电子数目为2NA,D正确。
2.(2025·山东泰安一模)下列说法正确的是(　　)
A.标准状况下,22.4 L HF所含的分子数目为NA
B.向FeBr2溶液中通入适量Cl2,当有1 mol Br2生成时,共转移的电子数可能为4NA
C.0.1 mol Fe与足量盐酸反应,转移0.3NA个电子
D.0.1 mol环氧乙烷( )中含有的σ键数目为0.3NA
B
解析:HF在标准状况下不是气体,22.4 L HF所含的分子数不是NA,A错误;向FeBr2溶液中通入适量Cl2,还原性:Fe2+>Br-,通入氯气时,Fe2+首先被氧化,当有1 mol Br2生成,则生成溴单质转移2 mol电子,当溶液中含有n(FeBr2)=2 mol时,反应中所有Fe2+和部分Br-被氧化,共转移电子的数目为4NA,B正确; Fe与足量盐酸反应生成FeCl2,0.1 mol Fe与足量盐酸反应,转移电子数为0.2NA,C错误;环氧乙烷中的C—O、C—C、C—H均为σ键,0.1 mol环氧乙烷( )中共含有0.7 mol σ键,其数目为0.7NA,D错误。
3.(2025·福建龙岩一模)NH4ClO4是火箭固体燃料重要的氧载体,与某些易燃物作用可全部生成气态产物,如NH4ClO4+2C NH3↑+2CO2↑+HCl↑。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是(　　)
A.44 g CO2中σ键和π键的数目都为2NA
B.1 mol NH4ClO4晶体中含有的离子数目为2NA
C.1 L 0.1 mol·L-1 NH4ClO4溶液中N的数目为NA
D.该反应中每转移8 mol电子,生成的HCl分子的数目为NA
C
解析:1个CO2分子中含有2个σ键、2个π键,44 g CO2的物质的量为1 mol,含有σ键和π键的数目都为2NA,A正确;NH4ClO4由N和Cl构成,1 mol NH4ClO4晶体中含有的离子数目为2NA,B正确;N在水溶液中发生水解,1 L 0.1 mol·L-1 NH4ClO4溶液中N的数目小于NA,C错误;根据反应的方程式可知,该反应中每转移8 mol电子,生成HCl分子的数目为NA,D正确。
4.(2025·辽宁名校联盟联考)设NA为阿伏加德罗常数的值,部分含氮物质的转化如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.8.0 g NH4NO3固体含有的N数目小于0.1NA
B.标准状况下,4.48 L N2含有的σ键数目为0.2NA
C.反应(Ⅰ)中1 mol NH3能提供的孤电子对数目为4NA
D.反应(Ⅱ)中1 mol NH4NO3完全反应转移的电子数为5NA
B
解析:8.0 g NH4NO3(s)的物质的量为0.1 mol,含有N的数目为0.1NA,A错误;标准状况下,4.48 L N2的物质的量为0.2 mol,N2的结构式为N≡N,1个N2中有1个σ键和2个π键,所以0.2 mol N2含有的σ键数目为0.2NA,B正确;NH3分子中氮原子与3个氢原子形成3个σ键,1个氮原子上有1个孤电子对,故1 mol NH3能提供的孤电子对数为NA,C错误;反应(Ⅱ)的化学方程式为4NH4NO3══3N2↑+2NO2↑+8H2O,则1 mol NH4NO3完全反应转移的电子数为3NA,D错误。
5.(2025·河南八市重点高中联考)肼(N2H4)为无色油状液体,熔点约1.5 ℃,可作为火箭的燃料,其反应原理为2N2H4+2NO2 3N2+4H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是(　　)
A.常温常压下,28 g N2中含有的π键数目为2NA
B.标准状况下,22.4 L N2H4中含有的N2H4分子数目约为NA
C.该反应每消耗1 mol N2H4,转移电子的数目为4NA
D.密闭容器中,将2 mol NO与足量O2充分反应后,得到NO2的分子数小于2NA
B
解析:28 g N2的物质的量为1 mol,氮气分子结构中有氮氮三键,1个N2分子中有2个π键,故28 g N2中含有的π键数目为2NA,A正确;标准状况下N2H4不是气态,B错误;根据方程式可知,2 mol N2H4反应时转移了8 mol e-,故消耗1 mol N2H4转移电子的数目为4NA,C正确;2 mol NO与足量O2充分反应后生成2 mol NO2,由于存在反应2NO2 N2O4,则得到NO2的分子数小于2NA, D正确。
6.(2025·湖北名校联盟联考)过二硫酸( )是一种强氧化剂,用K2S2O8制备高锰酸钾的原理为K2S2O8+MnSO4+H2O→KMnO4+K2SO4+Y(未配平)。设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是(　　)
A.194 g过二硫酸中过氧键数目为NA
B.当生成1 mol KMnO4时,转移电子数为5NA
C.1 mol S中硫原子的价层电子对数为4NA
D.1 mol Mn2+中M层电子数为11NA
D
解析:根据得失电子守恒和元素守恒配平可得: 5K2S2O8+2MnSO4+8H2O══2KMnO4+4K2SO4+8H2SO4。1个过二硫酸中含有1个过氧键,194 g过二硫酸的物质的量为=1 mol,则含过氧键数目为NA,A正确;MnSO4转化为KMnO4,锰元素由+2价升高到+7价,当生成1 mol KMnO4时,转移电子数为5NA,B正确;1个S中硫原子的价层电子对数为4+(6+2-2×4)=4,故1 mol S中硫原子的价层电子对数为4NA, C正确;Mn2+的M层电子排布式为3s23p63d5,M层电子数为2+6+5=13,故1 mol Mn2+中M层电子数为13NA,D错误。