⌾韦炯玲 骆良茂
阿伏伽德罗常数易错点剖析
⌾韦炯玲 骆良茂
阿伏伽德罗常数(NA)是历年高考的必考点之一。考查题型稳定,主要以选择题为主;但涉及知识面广、思维容量大、内容丰富、综合性强,从基本概念到基本理论、从无机化合物到有机化合物、从单一到综合的化学计算等化学知识。在应考中,考生往往由于知识掌握不牢固,对有关概念理解不透彻,考虑问题不全面等因素而造成失分。为此,本文拟结合近年全国各省的高考,对阿伏伽德罗常数相关问题的考查中,总结出五大常见易错点,并对相关解题策略作了简单的阐析。
阿伏伽德罗常数; 气体摩尔体积 ; 物质的量;物质质量 ; 物质结构;氧化还原反应
阿伏伽德罗常数是中学阶段一个重要的概念,是历年高考的必考点之一,热点是阿伏加德罗常数的应用,主要是判断一定量的物质所含的某种粒子数目的多少,其题型主要设置在选择题。在解答有关阿伏加德罗常数的问题时,往往涉及到气体摩尔体积、物质结构、同位素、氧化还原反应中电子得失、电离、水解等知识,考查考生对基本化学计量的理解能力、简单计算能力和综合应用能力等,知识面广、思维容量大[1]。解此类题目的总原则是:坚持一个基本思想“不管已知什么都先转化为摩,不管求什么先求摩”,再根据n=N/NA=m/M=V(g)/Vm=CV(aq)进行换算[2]。根据近年高考命题对此知识点的要求,常见的易错点主要有以下几个方面:
对气体摩尔体积的理解应抓住两点:一看前提条件是否为标准状态,即0℃、101KPa;二看物质对象是否为气体,可以是单一气体,也可以是混合气体。考生往往顾此失彼,要么忽略前提条件,要么忽略了物质对象导致判断错误。在标准状态下为非气体物质且易判断错误的有:水、SO3、CCl4、三氯甲烷(氯仿)、苯、乙醇等。
对于已知条件为物质质量或物质的量时,学生易形成固定思维模式,看到非标况,直接排除选项。实际上,使用物质的量、物质质量、NA时与温度、压强无关,不受外界条件影响。如常温常压下,28 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为____(乙烯、丙烯的最简式相同均为CH2,28g CH2的物质的量为2 mol,则氢原子数为4 NA)。又如标况下,14 g N2与CO组成的混合气体中含有的原子数目为____(N2与CO的摩尔质量均为28g/mol,14g气体无论是N2还是CO或是两者的混合物,物质的量都为0.5 mol,故原子数目共为NA)。
考查指定物质参加氧化还原反应时,常设置一些特别的氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物、电子得失(转移)数目方面的陷阱。常用的解决方法有:(1)直接用所给物质得失电子数求解;(2)根据反应方程式求出反应转移电子数目,再结合题目要求列比例式求解[2]。如:同是1molFe溶于过量稀硝酸,转移电子数为3NA;而与稀硫酸反应时,转移电子数为2NA。又如电解硫酸钠溶液,其实质是电解水,OH-在阳极优先放电,由电极反应式:4OH——4e-=H2O+O2↑可知,生成1mol O2转移4 mol电子。
1.对弱电解质的电离或盐类水解的特点理解不透彻:弱电解质的电离、盐类水解等存在平衡状态,导致产物浓度或者微粒数目等发生改变。如2L 0.5mol/L 亚硫酸溶液中含有的H+数小于2NA;1 L 1 mol/L的NaClO溶液中含有ClO-数目小于NA。常见的弱电解质有:水、弱酸、弱碱等,做题时应注意其电离平衡及对应盐的水解平衡。
2.对胶体概念理解不到位而出错:如用饱和的氯化铁溶液制备氢氧化铁胶体时,若有1molFeCl3溶液完全反应,则生成的胶体数目小于NA。胶体中的胶粒不是指一个分子,而是很多分子聚集在一起形成的集合体。
3.忽视某些隐含反应而出错:如在密闭容器中,4mol H2和1mol N2充分反应后,得到NH3分子数小于2 NA;密闭容器2 mol NO和1 mol O2充分反应,产物的分子数小于2 NA。(原因:2NO+O2=2NO2,2NO2N2O4)。
4.忽略一些与反应物浓度有关的特殊反应而判断错误:如50 ml 12 mol/L盐酸和足量的MnO2共热,转移电子数小于0.3 NA,随着反应的进行,浓盐酸的浓度降低,变成稀溶液后,反应终止或产物改变。类似反应还有C、Cu与浓硫酸共热、Cu与浓硝酸的反应,Fe、Al遇浓硫酸钝化等。
[例] 设NA代表阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( )
A.50 mL 18.4 mol/L浓硫酸与足量铜微热反应,生成SO2分子数目为0.46 NA
B.100mL 2.0 mol/L的盐酸与醋酸混合溶液中氢离子数均为0.2NA
C.标准状态下,22.4 L氢气、氦气混合气体中所含原子总数为2NA
D.31g 白磷(P4)中含有P-P键数目为1.5NA
[解析] 随着反应的进行,浓硫酸的浓度降低变成稀溶液后,反应终止,故A不正确。醋酸是弱酸,只有部分电离,100mL 2.0 mol/L的醋酸溶液中氢离子数小于0.2NA,故B错。氦气为单原子分子,标准状态下,22.4 L氦气所含原子数均为NA,故C错。1molP4含6mol P-P,31gP4即0.25mol,故D正确。
总之,阿伏加德罗常数涉及的知识点面广,考查内容丰富,综合性强,稍有不仔细就出错。要正确解答本类题目,首先要认真审题,仔细分析题目中涉及到的知识点,要特别留意试题中关键性的字眼。其次要留心“陷阱”,对常见的易错点要牢记。最后,要在认真审题的基础上利用已掌握的知识进行分析、比较,从而作出正确的解答。
[1] 张忠全.突破阿伏伽德罗常数应用时的几个陷阱[J].中学生数理化(学研版),2015年第3期
[2] 任志鸿等.高中总复习优化设计[M].广州:人民教育出版社,2016.1-3
广东省河源龙川县第一中学高中部 517300)