仲秀
阿伏加德罗常数(常用NA表示)是将物质的量与其它物理量联系起来的桥梁和纽带,对以阿伏加德罗常数为中心的概念和计算考查,是高考命题的热点,也是重点。其题型主要是正误判断和选择。现将有关考查点总结如下:
一、注意气体是否处于标准状况
只有当气体处于标准状况时,才可将气体体积除以“22.4 L·mol-1”而转化为物质的量,进而由NA计算微粒数。例如:
1.常温常压下,NA个SO2分子的体积为22.4 L。(×)
2.101.3 kPa 273 K时,11.2LCO2气体含有的分子数为0.5NA(√)
3.标准状况下,3.36 L CO与CO2的混合气体含有的碳原子数为0.15NA。(√)
分析在1中,SO2所处状况是常温常压而非标准状况,NA个SO2分子的物质的量为1 mol,但体积并非22.4 L。2则恰为标准状况,11.2 L CO2气体的物质的量为11.2 L÷22.4 mol·L-1=0.5 mol,则含有的分子数为0.5NA,该说法正确。类似地分析3,该说法是正确的。
值得指出的是,有些学生由于受“题海”影响,一看到“常温常压”或非标准状况就认为该说法错误,如:
4.常温常压下,32 g SO2气体含有0.5NA个分子。(√)
5.常温常压下,0.5 mol SO2气体含有0.5NA个分子。(√)
6.25℃,101.3 kPa下,NA个SO2分子的体积大于22.4 L。(√)
上述4、5并不涉及体积,而直接给出质量或物质的量,这时与物质是否处于标准状况无关。而6则巧妙地改常用的“等于”为“大于”,稍不注意,就会出错。
二、注意物质的状态
设陷方式主要有:如H2O、SO3及C原子数多于4的烷烃等在标准状况下不是气体物质。
看两个例子:
7.标准状况下,1 L辛烷完全燃烧后,所生成气体产物的分子数为8/22.4NA个。(×)
8.标准状况下,3.36 L SO3含有的分子数为1.5NA。(×)
其中7是高考试题,当时许多考生一看见“标准状况”,便断定1 L辛烷(C8H18)为1/22.4 mol,从而推出其完全燃烧生成8/22.4 mol气体(CO2),即8/22.4NA个气体分子。殊不知,在标准状况下,辛烷为液体,此时的1L辛烷远不止1/22.4 mol。8也是类似情况,标准状况下SO3也不是气态。
三、注意微粒的种类
当题目针对的微粒不同时,答案不一样。微粒可以是分子、原子、离子、中子、电子、最外层电子、价电子,判断时一定要注意。如将上述2中“分子数”改为“原子数”、“氧原子数”后,情况就有变化。
另外,涉及核外电子数时要注意“根”、“基”、“离子”的变换,如:
9.8 g NH-2含有的电子数为5NA。(√)
10.1 mol CH+3比1 mol CH-3少NA个电子。(×)
11.1.4 g亚甲基(-CH2-)含有的电子数为0.8NA个。(√)
在9中,8 g NH-2的物质的量为0.5 mol,而1个 NH-2含有的电子数为10个,所以其含有的电子数为5NA。但许多学生由于没有注意到 NH-2的-1价,认为1个 NH-2含有的电子数为9个而致错。类似地,判断10、11时也应特别注意此类变换。
四、注意电子转移数目
涉及氧化还原反应时,还经常对电子转移数目进行判断,如:
12. 6.4 g铜与足量硫粉(氯气、液溴)反应,转移的电子数为0.2NA。(×/√/√)
13. 5.6 g铁粉与足量硫粉(氯气、液溴、碘)反应,失去3NA个电子。(×/√/√/×)
14.铁和酸反应,放出标准状况下2.24 L气体时,转移的电子数必为2NA。(×)
12、13、14都是在变价金属与氧化剂反应时被氧化的价态上进行考查,因为铜或铁与弱氧化剂硫粉、单质碘反应时,往往只被氧化为低价(Cu+、Fe2+),每个原子反应时仅失去1个或2个电子,而它们与氯气、单质溴等反应时,却被氧化为高价(Cu2+、Fe3+),每个原子反应时失去2个或3个电子。所以,必须认真审题,具体情况具体分析。14中“铁和酸反应”未指明酸是强氧化性的硝酸等还是一般的酸如盐酸,因为这两种情况下,不仅生成的气体不同(前者可能是NO或NO2,后者是H2),而且Fe被氧化的价态也不同(前者可能生成Fe3+,而后者生成Fe2+),因而放出标准状况下2.24 L气体时,转移的电子数不同,不一定为2NA。
五、注意其它问题变换
除上述几种情况以外,有关阿伏加德罗常数的问题还有别的一些变换,稀有气体中的原子数和分子数相等如:
15. 1 L 2 mol·L-1的盐酸中含有2NA个HCl分子。(×)
16. 标准状况下,11.2 L氦气含有的原子数为NA个。(×)
分析15应考虑盐酸在溶液中已完全电离为H+和Cl-,所以,不存在HCl分子;16则有一些同学草率地将氦气(惰性气体,为单原子分子)和常见的O2、H2等气体一样当作双原子分子而判断失误。
从上述分析可见,有关阿伏加德罗常数的问题由于可以和许多其它化学知识联系起来而极富变化,常考常新,学生必须在平常的学习中打好坚实的基础,才能以不变应万变。高考题大多新颖而灵活,只有把握解决问题的方法和实质,才能无往而不胜。
(收稿日期:2015-06-20)