例析阿伏加德羅常數(shù)的核心考點

林增輝

阿伏加德羅常數(shù)（NA，下同）是廣東高考的熱門考點，近年來均為選擇題，分值4～6分，均以判斷正誤的方式進(jìn)行考查。阿伏加德羅常數(shù)的考點雖然是基于物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量、摩爾體積和物質(zhì)的量濃度等物理量，但考查的內(nèi)容涉及面廣，規(guī)律性不強(qiáng)。筆者認(rèn)為，阿伏加德羅常數(shù)是一個描述微觀粒子的常數(shù)，其核心問題也應(yīng)基于微觀粒子，而高中化學(xué)中常見的微觀粒子主要有電子、中子、質(zhì)子、原子、離子和分子等，下面就以這六種微粒為線索，對阿伏加德羅常數(shù)的考點進(jìn)行全方位地掃描。

一、中子和質(zhì)子

關(guān)于中子和質(zhì)子的題目，出現(xiàn)的頻率比較低，主要考查原子的質(zhì)子、中子和質(zhì)量數(shù)的關(guān)系。

【例1】判斷下列說法是否正確

A. 18 g H2O含有10NA個質(zhì)子

B. 18gD2O和18gH2O中含有的質(zhì)子數(shù)均為10NA

分析：H2O的摩爾質(zhì)量是18g/mol，18 gH2O為1mol，每個氫原子含有1個質(zhì)子，每個氧原子含有8個質(zhì)子，則每個水分子含有10個質(zhì)子，A選項正確；D2O的摩爾質(zhì)量是20 g/mol，18gD2O的物質(zhì)的量是0.9 mol，每分子D2O質(zhì)子數(shù)為10，18gD2O的質(zhì)子數(shù)為9NA；H2O的摩爾質(zhì)量為18g/mol，每分子H2O質(zhì)子數(shù)為10，18g H2O的質(zhì)子數(shù)為10NA，B錯誤。

對于這一類的題目，同學(xué)們應(yīng)熟記常見核素的中子和質(zhì)子數(shù)，如126C與146C，11H、21H和31H，168O和188O等，能熟練地進(jìn)行質(zhì)子、中子和質(zhì)量數(shù)（摩爾質(zhì)量）的相互換算。

二、電子

關(guān)于電子的考查，形式比較多，主要考查點如下：

1. 分子或原子中所含有的電子數(shù)目。

【例2】判斷說法是否正確：常溫常壓下，8 g O2含有4NA個電子

1mol O2含有16mol電子，8 g O2的物質(zhì)的量為0.25mol，電子數(shù)為4NA。這類題目比較常規(guī)，只需要牢記公式即可。

2. 氧化還原反應(yīng)中的轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目。

【例3】判斷下列說法是否正確

A. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4L氯氣與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為NA

B. 1 mol Fe2+與足量的H2O2溶液反應(yīng)，轉(zhuǎn)移2NA個電子

C. 1 mol Fe與足量的稀HNO3反應(yīng)，轉(zhuǎn)移2 NA個電子

D. 1 mol Na被完全氧化生成Na2O2，失去2 NA個電子

E. 3 mol單質(zhì)Fe完全轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3O4，失去8 NA個電子

F. 過氧化鈉與水反應(yīng)時，生成0.1 mol氧氣轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.2 NA

G. 1 mol Fe溶于過量硝酸，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為2NA

分析：氯氣與足量氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉和次氯酸鈉，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為NA，A選項正確； 1 mol Fe2+與足量的H2O2溶液反應(yīng)生成1 mol Fe3+，轉(zhuǎn)移 NA個電子，B選項錯誤；n（NaHCO3）=0.1 mol·L-1×1 L=0.1 mol，由于該鹽溶液中存在如下電離和水解反應(yīng)：HCO3-？葑H++CO32-、HCO3-+H2O？葑H2CO3+OH-，則n（HCO3-）<0.1 mol，C選項錯誤；1 mol Na被完全氧化生成Na2O2，Na被氧化成Na+，失去 NA個電子，D選項錯誤；3mol單質(zhì)Fe完全轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3O4，根據(jù)正負(fù)化合價之和為0，可知Fe3O4中鐵元素的化合價之和為+8，則失去的電子數(shù)為8 NA，E選項正確；過氧化鈉與水反應(yīng)時，過氧化鈉中兩個-1價的氧原子發(fā)生歧化反應(yīng)，一個氧原子升高為0價，另一個氧原子降低為-2價，因此可知，每生成1mol氧氣則轉(zhuǎn)移2NA電子，生成0.1mol氧氣則轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.2NA，F(xiàn)選項正確；1 mol Fe溶于過量硝酸生成硝酸鐵，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為3NA，G選項錯誤。

上例顯示，關(guān)于氧化還原反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子的計算，研究對象主要是鐵元素、硝酸、氯氣等典型物質(zhì)，特別是鐵元素作為一種常見的多價態(tài)金屬，倍受青睞。因此，同學(xué)們需要鞏固典型元素及其化合物的性質(zhì)，才能輕松駕馭這一考點。

3. 共用電子對或共價健數(shù)目。

【例4】判斷下列說法是否正確

A. 16g CH4中含有4 NA個C—H鍵

B. 常溫下，4 g CH4含有NA個C—H共價鍵

C. 1 mol甲苯含有6 NA個C—H鍵

D. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下，2.24 L CCl4含有的共價鍵數(shù)為0.4NA

分析：每個CH4中含有4個C—H鍵，但物質(zhì)的質(zhì)量與溫度無關(guān)，因此AB選項均正確；甲苯的分子式為C7H8，1 mol甲苯含有8 mol C—H鍵，C選項錯誤；1 mol CCl4含4mol共價鍵數(shù)，但標(biāo)準(zhǔn)狀況下CCl4為液態(tài)，D選項錯誤。

這類題目主要考查常見物質(zhì)的共用電子對或共價鍵的數(shù)目，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、苯、乙醇、乙酸等典型物質(zhì)，同學(xué)們要熟悉這些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，了解碳原子的成鍵規(guī)律。除此以外，同學(xué)們還要特別注意有機(jī)基團(tuán)和離子的電子結(jié)構(gòu)的區(qū)別，例如比較1 mol的羥基與1 mol的氫氧根離子所含電子數(shù)（2013新課標(biāo)Ⅱ），或者計算甲基中的電子數(shù)，有機(jī)基團(tuán)存在單獨的電子，計算時要特別留意。

三、分子

分子層次的考查點主要如下：

1. 氣體體積與分子數(shù)目的關(guān)系。

【例5】判斷下列說法是否正確

A. 常溫常壓下，22.4L CO2中含有 NA個CO2分子

B. 常溫常壓下，22.4 L CCl4含有NA個CCl4分子

C. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4 L鹽酸含有NA個HCl分子

D. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4 L氨水含有NA個NH3分子

分析：標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4 L CO2中含有 NA個CO2分子，A選項錯誤；常溫常壓下，CCl4為液態(tài)，B選項錯誤；鹽酸是液態(tài)混合物，C選項錯誤；氨水為液態(tài)混合物，D選項錯誤。這類題目的核心要素是“標(biāo)準(zhǔn)狀況”和“氣體”。

2. 可逆反應(yīng)中的分子數(shù)目。

【例6】判斷下列說法是否正確

A. 密閉容器中2 mol NO與1 mol O2充分反應(yīng)，產(chǎn)物的分子數(shù)為2 NA

B. 1 mol N2與4 mol H2反應(yīng)生成的NH3分子數(shù)為2 NA

分析：2 mol NO與1 mol O2充分反應(yīng)生成2 mol NO2，但有一部分NO2會轉(zhuǎn)化為N2O4，因此產(chǎn)物的分子數(shù)小于2 NA，A選項錯誤；N2和H2生成NH3屬于可逆反應(yīng)，NH3分子數(shù)小于2 NA，B選項錯誤。對于這類考點，同學(xué)們只需要熟悉高中化學(xué)中常見的可逆反應(yīng)即可。

3. 部分特殊的化學(xué)反應(yīng)中的分子數(shù)目。

【例7】判斷下列說法是否正確

A. 56 g鐵片投入足量濃H2SO4中生成NA個SO2分子

B. 1 mol Cu和足量熱濃硫酸反應(yīng)可生成NA個SO3分子

分析：常溫下，F(xiàn)e在濃硫酸中鈍化，即使加熱發(fā)生反應(yīng)，鐵元素反應(yīng)生成硫酸鐵，56 g鐵片應(yīng)生成1.5NA個SO2分子，A選項錯誤；1 mol Cu和足量熱濃硫酸反應(yīng)可生成NA個SO2分子，B選項錯誤。這類考點，主要是針對一些比較特殊的化學(xué)反應(yīng)，比較?？际倾~、鐵與濃硫硫、硝酸的反應(yīng)情況，同學(xué)們應(yīng)重視這些典型物質(zhì)性質(zhì)的復(fù)習(xí)。除此以外，2015年的四川卷還涉及到濃鹽酸和二氧化錳的反應(yīng)情況，也應(yīng)引起同學(xué)們的重視。

四、離子

考查離子層次的阿伏加德羅常問題主要有以下幾個方面：

1. 弱電解的電離平衡。

【例8】判斷下列說法是否正確

A. 1 L 0.1 mol·L-1氨水含有0.1 NA個OH-

B. 1 L 0.1 mol·L-1的氨水中有NA個NH4+

C. 2 L 0.5 mol/L亞硫酸溶液中含有的H+兩種數(shù)為2 NA

分析：以上三個選項中，由于一水合氨和亞硫酸均為弱電解質(zhì)，均不能完全電離，所以以上三個選項都是錯誤的。這類考點相對比較簡單，但同學(xué)們也不能掉以輕心，要熟記常見的強(qiáng)酸，如硫酸、硝酸、高氯酸、鹽酸、氫溴酸和氫碘酸等，也要熟記氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣和氫氧化鋇等強(qiáng)堿，以便快速找到題目的突破點。

2. 鹽類的水解平衡。

【例9】判斷下列說法是否正確

A. 將0.1mol氯化鐵溶于1 L水中，所得溶液含有0.1NA Fe3+

B. 1 L 0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液中含有0.1 NA個HCO3-

C. 1 L 1 mol·L-1的NaClO溶液中含有ClO-的數(shù)目為NA

分析：上述的選項中，由于Fe3+會發(fā)生水解，HCO3-既發(fā)生電離又發(fā)生水解，ClO-也會發(fā)生水解，所以上述的離子濃度的判斷都是錯誤的。鹽類的水解核心是“有弱才水解”，因此記住常見的強(qiáng)酸強(qiáng)堿，對反推弱酸（根）和強(qiáng)堿（陽離子）有很大的幫助。

3. 部分特殊例子。

【例10】判斷下列說法是否正確

A. 1 mol·L-1 NaCl溶液含有NA個Na+

B. 1 mol Na2O2固體中含離子總數(shù)為4 NA

分析：A選項中沒有指明溶液的體積，因此無法確定NaCl的物質(zhì)的量，該選項錯誤；1 mol Na2O2固體中含有2 mol Na+，1mol O22-，離子總數(shù)為3NA，B選項錯誤。這類題目的考查內(nèi)容往往比較特殊，出現(xiàn)頻率較低，同學(xué)們只要平時注意歸納積累，一定能順利過關(guān)。

五、原子

原子數(shù)目的考查，往往都滲透了“守恒”的思想，例如雙原子分子中的原子問題、最簡式相同的分子中原子計算等，近年來出現(xiàn)的主要題目如下：

【例11】判斷下列說法是否正確

A. 乙烯和環(huán)丙烷（C3H6）組成的28 g混合氣體中含有3NA 個氫原子

B. 常溫常壓下，22.4 L的NO2和CO2混合氣體含有2 NA個O原子

C. 常溫常壓下，92 g NO2和N2O4的混合氣體中含有的原子總數(shù)為6 NA

D. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4 L N2和H2混合氣中含NA個原子

E. 14 g乙烯和丙烯混合氣體中的氫原子數(shù)為2 NA

分析：乙烯和環(huán)丙烷最簡式相同，均為“CH2”，28 g混合氣體中含有2 NA“CH2”，應(yīng)有4 NA個氫原子，A選項錯誤；B選項應(yīng)為“標(biāo)準(zhǔn)狀況下”，B錯誤；NO2和N2O4的最簡式為NO2，92 g NO2和N2O4的混合氣體相當(dāng)于有2 NA 個NO2，原子總數(shù)為6 NA，C選項正確；N2和H2均為雙原子分子，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4 L N2和H2混合氣中含2NA個原子，D錯誤；乙烯和丙烯最簡式均為“CH2”，14 g乙烯和丙烯混合氣體相當(dāng)于有NA個CH2，氫原子數(shù)為2NA，E選項正確。這類題目比較講究技巧，要熟練地運(yùn)用“守恒”的思想，因此在平時的練習(xí)中，應(yīng)注重“守恒”思想的養(yǎng)成。

以上是阿伏加德常數(shù)在高考中的常見考點，阿伏加德常數(shù)的考查范圍比較廣，涉及氧化還原反應(yīng)、元素及其化合物的性質(zhì)、電離平衡和水解平衡等諸多內(nèi)容，因此需要系統(tǒng)歸納，以六種微粒為縱線，以各種知識點為橫線，抓住主干知識，形成核心知識網(wǎng)絡(luò)。