绕开“陷阱”,破解NA试题

2023-01-03 16:33冯存良
求学·理科版 2022年12期
关键词:标准状况数目微粒

冯存良

阿伏加德罗常数试题(即NA试题)是高考化学命题的热点,所考查的知识一般是学生的薄弱点、易错点和痛点。这类题虽然一般以单选题的形式出现,但涵盖的知识面广,涉及学生不易记忆,不好区分的知识,能很好地考查学生思维的严密性。为此,笔者通过深入研究近几年的高考试题,分析高考NA试题的命题考查方向,命题的规律与特点,总结出命题人在题目设置的常见陷阱类型,并给出针对不同陷阱类型的破解方法。

一、解答阿伏加德罗常数类题目的三“步”曲

第一步:看——查看物质的状态和外界条件

第二步:定——确定研究对象的状态和外部条件

第三步:算——根据所求内容进行计算

二、阿伏加德罗常数类题目的陷阱

一定体积的气体中微粒数目的分析

解这类题要注意两点:

一是看气体是否处于标准状况(0℃,101kPa)。当题干中设置“常温常压”“室温”等条件时,就不能用标准状况下的气体摩尔体积求解粒子数目。

二是看标准状况下物质是否为气体(如水、苯、汽油、四氯化碳、乙醇、甲醇、CH2Cl2、CHCl3、SO3、HF等在标准状况下均不为气态)。只有物质为气体,并且处在标准状况下才能使用Vm=22.4L·mol-1进行有关计算;当题干中所給物质在标准状况下为非气态物质时,无法用标准状况下的气体摩尔体积求解粒子数目。

一定物质中原子、中子、质子、电子等数目的分析

解答此类题型,要求同学们对物质的微观构成非常熟悉,能弄清楚微粒中相关粒子数(质子数、中子数、电子数)及离子数、电荷数、化学键之间的关系。

具体方法:先计算出一个物质中所含微观粒子数目,再根据题目条件计算出该物质的物质的量,进而计算出物质中所含微观粒子数目的物质的量,最后根据微粒数、物质的量、NA三者之间的数学关系,确定微观粒子的数目。

若物质为混合物,先求混合物中各物质的最简式;若最简式相同,可先求最简式的物质的量,然后求解目标粒子数目。若最简式不同,可先计算两物质的摩尔质量是否相同。当摩尔质量相同时,可先求两物质的总物质的量,然后求解目标粒子的数目。如14 g乙烯与丙烯中所含的碳原子数为NA;22 g CO2 和N2O 混合物中所含的原子数为1.5NA。常考查的还有O2和O3,NO2和N2O4等。

需要记住的一些特殊微粒特点:

(1)Ne:是单原子分子;

(2)臭氧(O3)、白磷(P4):多原子分子中的原子个数;

(3)D2O:H(11H)、D(21H)、T(31H)三者中的中子数不同;

(4)16O、17O、18O、35Cl、37Cl中的中子数不同;

(5)-OH与OH-的电子数不同,NH4+与NH2-的电子数相同;

(6)Na2O2、Na2O、KO2中的阴、阳离子个数比。

一定量的物质中化学键数目的分析

(1)物质的化学键

金刚石:1 mol金刚石(或晶体硅)中含有的C-C键(或Si-Si键)数为4NA;

石墨:1 mol石墨中含有的C-C键数为1.5NA;

SiO2:1mol含4mol Si-O键;

苯:苯环中的碳碳键是介于单键和双键之间的一种独特的键,不含有碳碳双键,含有6个C-H;

白磷(P4): 11 mol白磷(P4)中含有的P-P键的数目为6NA;

1 mol Na2O2、CaC2中含O22- 、CO22-分别是1 mol;

烃及其衍生物:通过书写其结构简式确定化学键。

电解质溶液中微粒数目的分析

此类题的解题思路为:已知量(溶液的体积及溶质的物质的量浓度)→物质的量→分析粒子种类及个数(溶质的电离、水解、溶剂所含粒子等)→目标粒子数目。

五个易错点:

(1)“已知浓度缺体积”及“已知体积缺浓度”

以上两种情况均无法求解溶液中所含目标粒子的数目。如,25 ℃ 时,有同学认为pH=13的NaOH溶液中所含OH-的数目为 0.1NA,事实上因为缺少溶液的体积无法计算OH-的数目,故此说法错误。

(2)忽略溶剂

当溶剂中也含有所求的粒子时,不少同学往往习惯性地只考虑溶质中所含粒子,而忽视了溶剂中所含粒子导致出错。如在50 g质量分数为46%的乙醇水溶液中,得出含氢原子数目为3NA,这就是由于陷入思维定式,忽视溶剂水中也含有氢原子而出错。

(3)胶体中微粒≠分子数目

胶体中微粒是多个微粒的聚合体。如0.1L1mol/L的饱和氯化铁溶液滴入沸水中,生成的胶体含胶粒数目小于0.1NA.。

(4)电离

当溶质为弱电解质时,其在溶液中部分电离,溶液中所含的分子数及电离出的离子数目均无法直接求解,如1L 1 mol·L-1的氨水中有NA个NH4+:一水合氨为弱电解质,不能全部电离,故氨水中所含NH4+的数目小于NA,错误。

(5)水解

当电解质在溶液中发生水解时,溶液中发生水解的离子数目无法直接求解。如将0.1 mol FeCl3配成1 L溶液,有同学认为所得溶液含有0.1NA个Fe3+,事实上Fe3+部分水解导致所配溶液中的Fe3+减少,从而使溶液中的Fe3+数目小于0.1NA,错误。

氧化还原反应中电子转移数目的分析

解答此类题应掌握氧化还原反应的实质和得失电子守恒规律。掌握常考反应中转移的电子数:

反应 物质 转移电子数(NA)

Na2O2+CO2(或H2O) 1 mol Na2O2 1

1 mol O2 2

Cl2+NaOH(H2O) 1 mol Cl2 1

Cl2+Fe 1 mol Cl2 2

Cu+S 1 mol Cu 1

IO4+ + I? (+H+) 1 mol I2

NH4NO3→N2 1 mol N2 3.75

CIO3- +Cl?(+H+) 3 molCl2 5

NH4NO2→N2 1 mol N2 3

注意氧化顺序,如向FeI2溶液中通入氯气,氯气先氧化碘离子,再氧化亚铁离子。注意量不同,所表现的化合价不同。如,1 mol Fe与少量的稀HNO3反应时生成Fe(NO3)2,转移 2NA个电子;1 mol Fe与足量的稀HNO3反应时生成Fe(NO3)3,转移的电子数为3NA。

特殊反应或隐含反应中NA的分析

(1)可逆反应类型

因为可逆反应进行不完全,当没给出转化率时,不能求出准确的目标粒子数目。如,某密闭容器盛有0.1 mol N2和0.3 mol H2,在一定条件下充分反应,有同学认为转移的电子数目为0.6NA。事实上该反应为可逆反应,进行程度不确定,无法准确求解转移的电子数目。

(2)溶液浓度变化使反应停止的类型

因为酸的浓度变化使反应停止,难以求出准确的目标粒子数目。如,80 mL 12 mol·L-1的濃盐酸与足量MnO2反应,有同学认为生成Cl2的分子数目为0.24NA。事实上随着反应进行,浓盐酸变为稀盐酸,反应停止,无法准确求解生成的Cl2的分子数目。

(3)物质组成不能确定的类型

当某些物质混合或反应进行一段时间后,产物的种类变化或物质的量不定,难以求出准确的目标粒子数目。如,标准状况下,5.6 L NO和5.6 L O2混合后的分子总数为0.5NA;两种气体混合后生成NO2,有同学认为,若不考虑NO2部分转化为N2O4,气体的体积为8.4 L,物质的量为0.375 mol。事实上,混合气体中存在可逆反应2NO2N2O4,故无法准确求解分子数目。

和物质所处状态无关的量的分析

这一类题中所给出的物质一般是一定的质量或物质的量,同时还会给出一些干扰因素,如常温常压,物质在标准状况下为液体等,因为只要质量或物质的量不变,物质所含微粒数目就不变,与物质所处状态无关。

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