“阿伏加德罗常数”考查角度及解题误区分析

山东 张世彬

“阿伏加德罗常数”考查角度及解题误区分析

山东 张世彬

阿伏加德罗常数是贯穿高中化学始终的物理量，它是沟通微观世界和宏观世界的桥梁，有关阿伏加德罗常数的说法正误判断类型的选择题由于区分度好，具有考试选拔的功能，因此常考常新，且在今后的高考中会继续保持这种趋势。那么，有关阿伏加德罗常数的常见的考查角度有哪些？在解题时又要注意哪些问题呢？

1．阿伏加德罗常数的考查角度

1．1 考查体积

标准状况下（0℃，101．325kPa）是气体摩尔体积的适用条件。在标准状况的气体，其体积为22．4L时，其物质的量为1mol，其所含分子数为1 NA。例如，在标准状况下，22．4L以任意比混合的H2和CH4的混合气体所含分子数为1 NA。又例如，常温常压下，判断3．01×1023个CO分子所占的体积是11．2L的说法是否正确。分析此说法时，就要认清0．5 NA个CO分子是0．5mol，要使其体积是11．2L，就应该是在标准状况下，而不能是常温常压条件下，所以说法不正确。但温度和压强影响气体的体积，而不影响气体的质量和物质的量，因此，如果讨论物质的量、质量与微粒数目的关系，则与是否为标准状况无关。如，常温常压下，28g CO和N2的混合气体的分子数为1 NA就是正确的。

1．2 考查对标准状况时物质状态的了解

气体摩尔体积研究的对象是在标准状况时为气体的物质，不是气体的物质不适用，如不能说在标准状况时5．6L SO3所含的分子数0．25 NA，因为该状态下SO3为固态。高考命题者还常用水、四氯化碳、三氯甲烷、乙醇、乙酸、乙醛及碳原子数大于4的烃如己烷等在标准状况时为液态或固态的物质来进行考查。

1．3 考查物质的组成形式

由分子构成的物质，有的是单原子分子（如稀有气体），有的是双原子分子（如O2、N2、H2、NO等），还有的是多原子分子（如O3、NH3、CO2、CH4等）。因此在求分子中含有的原子个数时要注意分子的构成情况，例如，求17g氨气所含有的电子数为多少？

【解析】要求17g NH3中所含的电子数，首先要算出17g NH3的物质的量为1mol，根据NH3的化学式组成，再结合1个N原子中有7个电子，1个H原子中含1个电子，所以17g NH3含电子数为10 NA。另外，还要注意对混合物进行的有关考查。如46g NO2和N2O4的混合气体所含有的分子数为1 NA，21g乙烯和丁烯的混合气体含有的碳原子数目为1．5 NA，丙烯和环丙烷组成的42g混合气体中氢原子的个数为6 NA，1．6g由氧气和臭氧组成的混合物中含有氧原子的数目为0．1 NA，等等。解这类题时要找到混合物具有的共同部分，如将NO2和N2O4看成组成均为（NO2）n，则46g（NO2）n的物质的量为1mol，分子数为1 NA。

1．4 同位素原子差异的考查

同位素原子质子数、电子数分别相同，但由于中子数的不同，质量数、相对原子质量不同。因此运用NA知识结合同位素原子区别的考查，常是出题点。如计算10g重水（D2O）里含有的电子数是否是0．5 NA。计算时就要注意D的相对原子质量为2，因而重水的摩尔质量为20g／mol，10g重水的分子数为0．5 NA，1mol D2O含有电子数为10 NA，所以10g重水含有的电子数为5 NA，而如果不注意H和D的区别，按H2O的摩尔质量计算，其结果显然错误。同位素原子经常考查的有H、D、T、16O、18O、12C、14C。

1．5 结合物质晶体结构的考查

结合晶体结构考查NA的有关知识，解题时不能只看表面现象想当然，而要结合晶体结构抓本质，要通过晶体的空间结构，进行细致地分析求解，如：计算31g白磷中含有多少P—P共价键，不能凭白磷的化学式，想当然计算为31g／（124g／mol）×4＝1mol，而要通过白磷分子的空间结构得出1mol P4中含6mol P—P键，因而31g P4中含有1．5 NAP—P键，对化学键的考查的物质常有金刚石、白磷、SiO2等。另外，要注意离子晶体中不存在分子，如“58．5 g NaCl晶体中所含NaCl分子数目为1 NA”就是错误的。

1．6 对化学键数目的考查

对化学键的考查主要体现在有机物分子中化学键数目的计算，因此，要掌握有机物的结构特点，特别是成键情况。如（2015新课标Ⅱ）60g丙醇中存在的共价键总数为10 NA，分析：1个丙醇分子中含有11个共价键，60g丙醇的物质的量为1mol，含有的共价键总数应为11 NA。

1．7 考查氧化还原反应中电子转移数目与元素价态变化

涉及氧化还原反应时，要注意根据氧化剂的氧化性与还原剂的还原性来确定反应中元素的价态变化情况及电子转移的数目。同一氧化剂与还原性不同的物质作用，还原产物不同。同样同一还原剂与氧化性不同的氧化剂反应，氧化产物不同，反应中元素的价态变化情况和电子转移数目也不同。如Fe＋2HCl ===FeCl2＋H2，2Fe＋3Cl2=== FeCl3。相同的氧化剂与还原剂反应时，还要注意反应物用量的多少，不同的比例生成物就不同，电子转移数目就不同，如FeBr2与Cl2反应，可以发生反应为6FeBr2＋3Cl2===2FeCl3＋4FeBr3；也可以发生反应为2FeBr2＋3Cl2=== 2FeCl3＋2Br2，另外还要注意几个典型的反应，如2Na2O2＋2H2O ===4NaOH＋O2↑，2Na2O2＋2CO2===2NaCO3＋CO2，Cl2＋2NaOH ===NaCl＋NaClO＋H2O。

1．8对电离平衡和水解平衡的考查

首先，运用NA知识考查微粒时，如果试题所提供的情境中有各种微粒，当题目针对的微粒不同时，答题就不一样，因此解题时要注意看清题目的要求，切实掌握要回答的微粒种类或所要回答的情况，避免错误的发生。如判断1L 0．2mol／L CH3CH2OH溶液中的分子数是否等于0．2 NA，就是因为溶液中的分子既包括溶质分子，又包括溶剂分子，所以溶液中的分子数应远大于0．2 NA。

其次，分析溶液中微粒数目还要考虑电离平衡或水解平衡。如果求2L1mol／L醋酸溶液中含H＋的个数是否为2 NA，则要考虑到醋酸是弱电解质，不可能完全电离，醋酸溶液中存在弱电解质的电离平衡。由于醋酸的电离程度小，所以2L1mol／L醋酸溶液中含H＋的个数要远小于2 NA，1L1mol／LNaHCO3溶液中含有Na＋为1 NA但含HCO3－的物质的量小于1mol，因为HCO3－在水中要发生水解：HCO3－＋H2O ===H2CO3＋OH－，致使HCO3－的物质的量减小。

1．9 结合可逆过程的考查

分析4．6g NO2气体含有的分子数时就要考虑NO2一般情况下易发生双分子聚合反应：2NO2===N2O4，导致部分NO2转变为N2O4，使得气体分子数减小，即46g NO2气体所含分子数少于1 NA，因此在回答问题时要考虑到是否涉及可逆过程或是否存在化学平衡，如果涉及可逆过程或化学平衡，则要注意不能按纯净物或不可逆反应分析问题。

2．近五年新课标试题再现

1．（2011新课标全国卷Ⅰ，7）下列叙述正确的是（ ）

A．1．00mol NaCl中含有6．02×1023个NaCl分子

B．1．00mol NaCl中，所有Na＋的最外层电子总数为8×6．02×1023

C．欲配制1．00L，1．00mol／L的NaCl溶液，可将58．5g NaCl溶于1．00L水中

D．电解58．5g熔融的NaCl，能产生22．4L氯气（标准状况）、23．0g金属钠

2．（2012新课标全国卷Ⅰ，9）用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述中不正确的是（ ）

A．分子总数为NA的NO2和CO2混合气体中含有的氧原子数为2 NA

B．28g乙烯和环丁烷（C4H8）的混合气体中含有的碳原子数为2 NA

C．常温常压下，92g的NO2和N2O4混合气体含有的原子数为6 NA

D．常温常压下，22．4L氯气与足量镁粉充分反应，转移的电子数为2 NA

3．（2013新课标全国卷Ⅱ，9）NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是（ ）

A．1L1．0mol／L的NaAlO2水溶液中含有的氧原子数为2 NA

B．12g石墨烯（单层石墨）中含有六元环的个数为0．5 NA

C．25℃时pH＝13的NaOH溶液中含有OH－的数目为0．1 NA

D．1mol的羟基与1mol的氢氧根离子所含电子数均为9 NA

4．（2015新课标全国卷Ⅰ，8）NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（ ）

A．18g D2O和18g H2O中含有的质子数均为10 NA

B．2L0．5mol／L亚硫酸溶液中含有的H＋数为2 NA

C．过氧化钠与水反应时，生成0．1mol氧气转移的电子数为0．2 NA

D．密闭容器中2mol NO与1mol O2充分反应，产物的分子数为2 NA

5．（2015新课标全国卷Ⅱ，10）NA代表阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是（ ）

A．60g丙醇中存在的共价键总数为10 NA

B．1L0．1mol／L的NaHCO3溶液中HCO－3和CO2－3离子数之和为0．1 NA

C．钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23g钠充分燃烧时转移电子数为1 NA

【参考答案及解题分析】

1．B 【解析】因NaCl为离子化合物，则不存在NaCl分子，故A错误。因Na＋的最外层电子总数为8电子稳定结构，则最外层电子的物质的量为8mol，其电子总数为8× 6．02×1023，故B正确；欲配制1．00L，1．00mol／L的NaCl溶液，可将58．5g NaCl溶于适量水中，配成1L溶液，而不是溶于1L的水中，故C错误；NaCl的物质的量为1mol，则电解58．5g熔融的NaCl，能产生0．5mol×22．4L／mol＝11．2L氯气（标准状况），而不是22．4L氯气，故D错误。

2．D 【解析】NO2和CO2混合气体中，每个分子中都含有2个氧原子，所以A中分子总数为NA的NO2和CO2混合气体，含有的氧原子数为2 NA；乙烯和环丁烷的最简式均为CH2，故28g混合气体中含CH22mol，所以B中含碳原子数为2 NA；常温常压下92g的NO2和N2O4混合气体，由2NO2N2O4可知原子守恒，所以C中含有的原子数为6 NA；常温常压下，22．4L氯气，其物质的量不一定是1mol，所以D中转移的电子数无法确定，故选D。

3．B 【解析】A选项，水也含有氧元素，错误；B选项，一个六元环中含有6个碳原子，1个碳原子被3个六元环共用，所以应该1个碳原子可形成个六元环，1mol碳原子可形成mol六元环，正确；C选项不知道溶液体积，错误；D选项，1个氢氧根离子含有10个电子，错误。

4．C 【解析】A．D和H的质量数不同，则18g D2O和18g H2O的物质的量不同，所以含有的质子数不同，错误；B．亚硫酸为弱酸，水溶液中不完全电离，所以溶液中氢离子数目小于2 NA，错误；C．过氧化钠与水反应生成氧气，则氧气的来源于－1价的O元素，所以生成0．1mol氧气时转移电子0．2 NA，正确；D．NO与氧气反应生成二氧化氮，但常温下，二氧化氮与四氧化二氮之间存在平衡，所以产物的分子数小于2 NA，错误。

5．C 【解析】A．每个CH3CH2CH2OH中含有11个共价键，应该为11 NA；B．根据物料守恒，HCO3－、CO23－离子数和H2CO3之和为0．1 NA；C．根据Na～e－，转移电子数为1 NA；D．净产生的中子（10n）数为9 NA。

（作者单位：山东省实验中学）