黑龍江 欒厚福

阿伏加德羅常數(shù)(NA)類試題，是歷年高考常考題型之一。前幾年命題熱度有所降低，但從近3年全國(guó)各地高考試題來(lái)看，這類試題考查得更加頻繁，再次成為高考的新焦點(diǎn)和熱點(diǎn)，因而掌握這類試題的命題特點(diǎn)和解答方法顯得尤為重要。

阿伏加德羅常數(shù)類試題主要以選擇題形式考查不同條件下分子、原子、離子等多種微觀粒子數(shù)目的計(jì)算，試題具有一定難度。通過(guò)對(duì)近幾年試題的分析研究不難看出這類試題考查的知識(shí)面比較廣，涉及基本概念與理論、元素化合物、化學(xué)反應(yīng)原理等無(wú)機(jī)和有機(jī)化學(xué)知識(shí)。這類試題大體從以下五個(gè)角度命題。

1.圍繞物質(zhì)的狀態(tài)和體積命題

選項(xiàng)往往給出一定體積的某物質(zhì)，計(jì)算分子或原子數(shù)目。若只給出物質(zhì)的體積，而不指明所處的狀態(tài)(或非標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，無(wú)法計(jì)算NA；若給出在標(biāo)準(zhǔn)狀況下(25℃、1.01×105Pa)的體積，但該物質(zhì)為非氣態(tài)(如CCl4、H2O、SO3、HF、己烷、苯、氯仿、乙醇等物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下均不是氣態(tài))，也無(wú)法計(jì)算NA。

【例1】NA為阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說(shuō)法中正確的是

( )

A．(2016·全國(guó)卷Ⅰ·8)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2.24 L CCl4含有的共價(jià)數(shù)為0.4NA

B．(2018·全國(guó)卷Ⅱ·11)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2 L甲烷和乙烯混合物中含氫原子數(shù)目為2NA

C．常溫常壓下，5.6 L N2中含有的分子數(shù)為0.25NA

D．(2017·全國(guó)卷Ⅲ·10)2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)苯在O2中完全燃燒，得到0.6NA個(gè)CO2分子

【分析與解答】CCl4在標(biāo)準(zhǔn)狀況下呈液態(tài)，只根據(jù)體積無(wú)法計(jì)算四氯化碳中共價(jià)鍵數(shù)目，A項(xiàng)錯(cuò)誤；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2 L甲烷和乙烯的混合氣體為0.5 mol，每個(gè)甲烷分子和乙烯分子中均含4個(gè)氫原子，即0.5 mol混合氣體中含氫原子數(shù)為2NA，B項(xiàng)正確；常溫常壓下，Vm>22.4 L/mol，即 5.6 L N2分子數(shù)小于0.25NA，C項(xiàng)錯(cuò)誤；苯在標(biāo)準(zhǔn)狀況下呈液態(tài)，只根據(jù)體積無(wú)法確定苯燃燒產(chǎn)生CO2分子數(shù)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。故答案為B。

2.考查特殊物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

關(guān)于NA的試題中一般都包含一個(gè)考查特殊物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的選項(xiàng)，這類選項(xiàng)往往結(jié)合物質(zhì)質(zhì)量或體積等形式給出。解答這類選項(xiàng)需做到：①牢記特殊物質(zhì)中所含有的粒子數(shù)目，如Ne、OH-、D2O均含10個(gè)質(zhì)子，能熟記或分析—OH、18O2、H37Cl等物質(zhì)中電子、質(zhì)子、中子數(shù)等。②熟記最簡(jiǎn)式相同的物質(zhì)，如NO2和N2O4、乙烯(C2H4)和丁烯(C4H8)、苯和苯乙烯等最簡(jiǎn)式均相同。③了解摩爾質(zhì)量相同的物質(zhì)，如M=28 g·mol-1的物質(zhì)有N2、CO和C2H4，M=44 g·mol-1的物質(zhì)有CO2、N2O、C3H8和C2H4O，M=78 g·mol-1的物質(zhì)有Na2S和Na2O2等。④理解特殊物質(zhì)中所含化學(xué)鍵數(shù)目。如1 mol CnH2n+2中化學(xué)鍵為(3n+1) mol，1 mol硅中含2 mol Si—Si鍵，1 mol SiO2中含4 mol Si—O鍵，1 mol白磷(P4)中含6 mol P—P鍵等。

【例2】NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說(shuō)法中正確的是

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A．(2018·全國(guó)卷Ⅱ·11)常溫常壓下，124 g P4中所含P—P鍵數(shù)目為4NA

B．(2015·全國(guó)卷Ⅰ·8)18 g D2O和18 g H2O中含有的質(zhì)子數(shù)均為10NA

C．(2018·全國(guó)卷Ⅰ·10)92.0 g甘油(丙三醇)中含有羥基數(shù)為1.0NA

D．(2016·全國(guó)卷Ⅰ·8)14 g乙烯和丙烯混合氣體中的氫原子數(shù)為2NA

【分析與解答】124 g P4的物質(zhì)的量為1 mol，P4為正四面體結(jié)構(gòu)，每個(gè)分子中含6個(gè)P—P鍵，即1 mol P4中P—P鍵數(shù)目為6NA，A項(xiàng)錯(cuò)誤；每個(gè)D2O和H2O分子中均含 10個(gè)質(zhì)子，而18 g D2O和18 g H2O的物質(zhì)的量分別為 0.9 mol 和1 mol，所含質(zhì)子數(shù)分別為9NA和10NA，B項(xiàng)錯(cuò)誤；92.0 g甘油的物質(zhì)的量為1 mol，由甘油的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可確定其中含羥基數(shù)為3.0NA，C項(xiàng)錯(cuò)誤；乙烯和丙烯的最簡(jiǎn)式均為CH2，14 g二者的混合氣體中含1 mol CH2，即含氫原子數(shù)為2NA，D項(xiàng)正確。故答案為D。

3.計(jì)算電解質(zhì)溶液中粒子數(shù)目

【例3】NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說(shuō)法中正確的是

( )

B．(2018·全國(guó)卷Ⅰ·10)16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3膠體粒子數(shù)為0.1NA

D．(2017·全國(guó)卷Ⅲ·10)pH=1的H3PO4溶液中，含有0.1NA個(gè)H+

解答這類問(wèn)題，要看是否給出指定溶液的體積，體積和濃度都給出后，要考慮溶液中離子的電離和水解情況，以及和溶質(zhì)的組成是否有關(guān)等多種因素；若存在電離和水解等平衡，可結(jié)合物料守恒等確定微粒數(shù)目。

4.氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目的計(jì)算

氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目的計(jì)算是NA類選擇題中典型的陷阱。解答這類問(wèn)題要明確：①反應(yīng)前后元素的化合價(jià)變化，能根據(jù)化合價(jià)變化分析具體物質(zhì)在反應(yīng)中所起的作用，即使是同一種物質(zhì)在不同的反應(yīng)中所起的作用不一定相同，如Cl2與金屬的反應(yīng)中，Cl2只作氧化劑，而Cl2與H2O、堿溶液的反應(yīng)中，Cl2既作氧化劑又作還原劑；再如Na2O2與H2O(或CO2)的反應(yīng)中，Na2O2既作氧化劑又作還原劑。②同一物質(zhì)和不同物質(zhì)反應(yīng)，或反應(yīng)物的用量不同，生成物的價(jià)態(tài)也不一定相同。如Fe分別和Cl2、S反應(yīng)時(shí)生成物中鐵的價(jià)態(tài)不同；Fe與HNO3反應(yīng)，F(xiàn)e不足時(shí)生成Fe3+，F(xiàn)e過(guò)量時(shí)生成Fe2+。③注意氧化還原反應(yīng)的先后順序，如向FeI2溶液中通入Cl2時(shí)，I-先被氧化，然后氧化Fe2+。

【例4】用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說(shuō)法中正確的是

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A．(2016·全國(guó)卷Ⅰ·8)1 mol Fe溶于過(guò)量硝酸，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為2NA

B．(2015·全國(guó)卷Ⅰ·8)過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)時(shí)，生成0.1 mol 氧氣轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.2NA

C．(2017·全國(guó)卷Ⅱ·8)2.4 g Mg與H2SO4完全反應(yīng)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.1NA

D．KClO3與足量濃鹽酸反應(yīng)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下33.6 L Cl2時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為3NA

突破氧化還原反應(yīng)計(jì)算類問(wèn)題時(shí)，必要時(shí)先寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式，分析反應(yīng)中元素化合價(jià)變化，再結(jié)合氧化還原反應(yīng)中的守恒規(guī)律、價(jià)態(tài)規(guī)律、先后規(guī)律等進(jìn)行綜合分析。如分析D項(xiàng)的歧化反應(yīng)時(shí)，根據(jù)“只靠近不交叉”可知生成物中Cl2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物，據(jù)此可計(jì)算反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目。

5.結(jié)合特殊反應(yīng)和隱含反應(yīng)命題

關(guān)于NA的試題中還經(jīng)常結(jié)合某些特殊反應(yīng)、特殊的反應(yīng)條件和可逆反應(yīng)等進(jìn)行命題。突破這類問(wèn)題時(shí)需做到：①熟悉特殊的反應(yīng)，如Cu與濃硫酸的反應(yīng)中，隨著反應(yīng)不斷進(jìn)行濃硫酸變成稀硫酸后，反應(yīng)停止；常溫下，Al、Fe遇濃HNO3、濃H2SO4鈍化，無(wú)法計(jì)算反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目。②常見(jiàn)的可逆反應(yīng)：工業(yè)合成NH3的反應(yīng)、SO2的催化氧化反應(yīng)、Cl2和H2O的反應(yīng)、NO2與N2O4間的轉(zhuǎn)化等。

【例5】用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說(shuō)法中正確的是

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A．(2017·全國(guó)卷Ⅱ·8)0.1 mol H2和0.1 mol I2于密閉容器中充分反應(yīng)后，其分子總數(shù)為0.2NA

B．(2016·全國(guó)卷Ⅰ·8)1 mol N2與4 mol H2反應(yīng)生成的NH3分子數(shù)為2NA

C．100 mL 12 mol·L-1的濃鹽酸與足量MnO2反應(yīng)時(shí)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為0.6NA

D．(2018·全國(guó)卷Ⅱ·11)密閉容器中，2 mol SO2和1 mol O2催化反應(yīng)后分子總數(shù)為2NA

解答這類問(wèn)題時(shí)先判斷涉及的反應(yīng)是否為可逆反應(yīng)，需明確可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底，不能準(zhǔn)確計(jì)算生成物的物質(zhì)的量或計(jì)算反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目。Cu與濃H2SO4、MnO2與濃鹽酸等反應(yīng)中，酸的濃度減小后，反應(yīng)停止；但一定質(zhì)量的Cu加入濃HNO3中，Cu先與濃HNO3反應(yīng)，然后繼續(xù)與稀HNO3反應(yīng)，但反應(yīng)的產(chǎn)物不同，可根據(jù)Cu的質(zhì)量求算轉(zhuǎn)移電子數(shù)目。

通過(guò)對(duì)以上命題特點(diǎn)和解答方法的分析，不難歸納解答阿伏加德羅常數(shù)類試題的一般思路方法。

第一步：審題——明確研究對(duì)象與轉(zhuǎn)化關(guān)系。物質(zhì)的量的研究對(duì)象是分子、原子、離子、質(zhì)子、中子、電子等微觀粒子，考題中往往結(jié)合物質(zhì)的質(zhì)量、體積(氣體)、物質(zhì)的量濃度等形式，解答這類試題需明確這些物理量間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，如圖，即做到“見(jiàn)量化摩”，并結(jié)合N=n·NA進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

第二步：析題——巧避陷阱。①查看物質(zhì)狀態(tài)及所處狀況，如當(dāng)物質(zhì)是氣體時(shí)，應(yīng)查看所給條件是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況；當(dāng)條件是標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)，應(yīng)查看所給物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是否為氣體，并能正確運(yùn)用氣體摩爾體積進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。②分析特殊物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)與特殊反應(yīng)，要明確計(jì)算的是哪種微粒數(shù)目以及所給反應(yīng)是否為可逆反應(yīng)等。如給出一定質(zhì)量的Na2O2應(yīng)明確計(jì)算的是陰離子數(shù)目還是離子總數(shù)，給出標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24 L乙烷，要表示的是極性鍵數(shù)目還是共價(jià)鍵數(shù)目。③電解質(zhì)溶液中是否該考慮水解和電離，給出溶液的pH和體積，是否需要考慮溶液組成等，都要做到心中有數(shù)。④陌生的氧化還原反應(yīng)，需寫(xiě)出化學(xué)方程式并結(jié)合價(jià)態(tài)規(guī)律等進(jìn)行綜合分析判斷轉(zhuǎn)移電子數(shù)目。

第三步：解題——做出判斷。結(jié)合上面兩步，抓住題目關(guān)鍵信息和特定條件，采用正向判斷或間接排除的方法作答，明確是選擇關(guān)于NA的表述中正確的還是不正確(或錯(cuò)誤)的選項(xiàng)，從而選出符合題意的答案。