阿伏加德罗常数应用的七大陷阱

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  陷阱一:气体摩尔体积的适用条件
  气体摩尔体积,特别是标准状况下(0℃,101 kPa)的22.4 L·mol-1。若题中出现物质的体积时,需考虑所给物质的聚集状态是否为气体(包括混合气体),条件是否为标准状况。常见在标准状况下是液态或固态的物质有:H2O、HF、Br2、SO3、PCl3、PCl5、含四个或以上碳原子的烃(如己烷、苯等)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、CH3OH、CH3CH2OH、CH3CHO、HCOOH、CH3COOH等。需特别指出的是:①并非只有在标准状况下,1 mol气体的体积才是约22.4 L。如273℃,202 kPa下,1 mol气体的体积也是约22.4 L;②物质的质量或微粒数与物质的量的换算因不涉及气体体积,因此是与条件无关的。如常温常压下,22 g CO2气体中所含的分子数等于0.5NA。
  陷阱二:物质的组成
  ①特殊物质的微粒数:如1 mol D2O和1 mol H2O所含质子数都均为10NA,但所含中子数分别为10NA和8NA;1 mol -OH和1 mol OH-所含质子数均为9NA,但所含电子数分别为9NA和10NA;1 mol NaHSO4在固态或熔融状态时都含离子2NA,但在水中因为完全电离,产生的离子数为3NA;1 mol Na2O2和1 mol Na2O阴离子数都是NA;1 mol氦气分子数和原子数都是NA等;需特别指出的是:在判断时应分析清楚物质所含微粒,如NaCl的构成微粒是阴阳离子,故1 mol NaCl固体中不存在NA个NaCl分子;同样,1 L 1 mol·L-1的盐酸中也不存在NA个HCl分子。②特殊物质的化学键数:判断时,既要分析物质的组成,又要判断晶体的类型。分子晶体需根据结构式,如1 mol P4含P-P数6NA;1 mol CnH2n+2化学键的数目为(3n+1)NA等。原子晶体要用均摊法,如12g金刚石含有C-C数是2NA,60 g SiO2含有Si-O数是4NA等。③最简式相同的物质中的微粒数目:如46g NO2和N2O4的混合气体N原子数是NA,O原子数是2NA;28 g乙烯和环丁烷的混合气体含有的碳原子数为2NA等。
  陷阱三:一些典型氧化还原反应的电子转移数目
  ①Na2O2和Cl2参加的氧化还原反应有两种类型:与还原剂反应时,1 mol Na2O2或1 mol Cl2转移电子数均为2NA;Na2O2与CO2或H2O、Cl2常温与NaOH等自身的歧化反应时,1 mol Na2O2或1 mol Cl2转移电子数均为NA;②变价元素在不同的氧化还原反应中价态可能不同,电子转移情况也可能不同。如:Fe~FeCl3~3e-;Fe~FeCl2~2e-。
  陷阱四:电离或水解
  弱电解质分子在水中发生部分电离,可水解的盐在水中离子发生微弱水解,都会使微粒数发生变化。如1 L 0.1 mol·L-1的乙酸溶液和1 L 0.1 mol·L-1的乙酸钠溶液中CH3COO-的数目不相等且都小于0.1NA。
  陷阱五:可逆反应
  可逆反应因其在该条件下有一定的限度,故不可能将所有反应物都反应完,也是阿伏加德罗常数应用的常见陷阱之一。如标准状况下,44.8 L NO与22.4 L O2混合后生成NO2因部分转化为N2O4,分子总数略小于2NA;1 mol氯气通入水中反应生成的H+的数目比NA少;1 mol N2与3 mol H2反应生成的NH3比2NA少等。
  陷阱六:浓度的影响
  有些反应有特殊的浓度要求,一旦不符合要求,反应将不进行,如实验室制Cl2必须用MnO2与浓盐酸反应,实际反应则需要考虑盐酸变稀和HCl挥发的因素,因此,1 mol MnO2与足量的浓盐酸反应生成的Cl2数目为NA,而足量的MnO2与含4 mol HCl的浓盐酸反应生成的Cl2数目小于NA。
  陷阱七:用量的变化
  在有的题目中,故意已知多种反应物的物质的量,但实际应根据少量计算,如5.6 g铁粉在0.1 mol氯气中充分燃烧,转移电子数应为0.2NA,此时铁粉是过量的;有时,虽然该反应会得到不止一种产物,但根据某一反应物也可以得到转移电子的情况,如“1 mol Na与O2反应,生成Na2O和Na2O2的混合物,钠失去NA个电子”这种说法是正确的。
  陷阱八:只有物质的量浓度没有溶液体积
  不要直接把溶液的浓度代替指定物质的物质的量进行计算,如“1 mol·L-1的NaCl溶液中含Na+的数目为NA”这种说法是错误的.(收稿日期: 2013-12-15)
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