從２００８年高考談對阿伏加德羅常數(shù)的考查

【摘要】 阿伏加德羅常數(shù)是中學化學的重要基礎(chǔ)知識，物質(zhì)的量作為七個基本國際物理量之一，其單位是摩爾，1摩爾任何粒子的粒子數(shù)叫阿伏加德羅常數(shù)（記NA）。物質(zhì)的量將中學化學的計算囊括在其中，常在氣體體積、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、氧化還原反應、化學平衡、電解質(zhì)電離、鹽類水解及電化學、反應熱等方面進行命題。

【關(guān)鍵詞】 阿伏加德羅常；高考；中學化學

【中圖號】 G633.6 【文獻標示碼】 A 【文章編號】 1005-1074(2008)12-0223-01

阿伏加德羅常數(shù)是中學化學的重要基礎(chǔ)知識，物質(zhì)的量作為七個基本國際物理量之一，其單位是摩爾，1摩爾任何粒子的粒子數(shù)叫阿伏加德羅常數(shù)（記NA）。物質(zhì)的量將中學化學的計算囊括在其中，常在氣體體積、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、氧化還原反應、化學平衡、電解質(zhì)電離、鹽類水解及電化學、反應熱等方面進行命題。通讀2008年全國高考十三套化學試題，有五套試題中出現(xiàn)了對阿伏加德羅常數(shù)的考查，均與阿伏伽德羅常數(shù)不無關(guān)系，筆者有感而發(fā)，稍作整理擬從如下幾個方面談?wù)勛约旱囊娊狻?/p>

1 以氣體體積設(shè)置命題

結(jié)合氣體物質(zhì)的體積往往受外界條件如溫度、壓強的影響，命題者常在氣體所處條件下設(shè)置試題進行考查。

1.1 在標準狀況（0℃，101.13KPa）下 給定氣體體積就可得知其物質(zhì)的量，可以確定與阿伏加德羅常數(shù)間的準確關(guān)系。具體計算方式n=V/Vm，此時氣體摩爾體積Vm為22.4L/mol。

1.2 在非標準狀況時 根據(jù)中學化學知識范圍，即不能誤套公式n=V/22.4Lmol^-1。試題往往給定常溫常壓，顯然也屬于非標準狀況，不能誤導上述表達式來進行計算。

1.3 關(guān)注在標準狀態(tài)下某些“似是而非”的物質(zhì) 即表現(xiàn)上它們是氣體可它們的熔點大于0℃，已成為固態(tài)或液態(tài)，并非氣體物質(zhì)，因此不能用公式n=V/22.4Lmol^-1來計算。如：標準狀態(tài)下無機物有H₂O(l)、Br₂(l)、SO₃(s)、I₂(s)等；有機物有烴C₂₅H₁₂、C₂₆H14、C₂8H₁₈等屬于液態(tài)；烴的衍生物：C₂HC₂l₃（l）、C₂2H₅OH(l)、C₂HC₂HO（l）、C₂₆H₆（l）等均為液態(tài)。

2 從物質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)置命題

物質(zhì)結(jié)構(gòu)中，所含微觀粒子（包括基本粒子原子、分子、離子，及最基本粒子質(zhì)子、中子和電子等）的數(shù)目直接與阿伏伽德羅常數(shù)關(guān)聯(lián)。

2.1 關(guān)于氣體分子組成 如稀有氣體均為單原子分子，O₂、N₂、鹵素單質(zhì)等均為雙原子分子；還有如O₃、P₄、NH₃、H₂O、C₂H₄、C₂HC₂l₃等多原子分子。如1mol氦氣含有原子數(shù)、分子數(shù)均為NA正確；1mol碘分子含有原子數(shù)為2NA，含有分子數(shù)為NA 才正確。

2.2 常見幾種類型晶體中存在化學鍵的表述和統(tǒng)計 ①子晶體、離子晶體構(gòu)成的微粒不能表述為分子數(shù)。如金剛石、Si、SiO₂、SiC₂等原子晶體，KC₂l、Al₂O₃、KMnO₄等離子晶體它們均不是由分子構(gòu)成的。如，28gSi的分子數(shù)為NA是錯誤的，51g Al₂O₃含有的分子數(shù)為0.5NA的表述也同樣是錯誤的。②子晶體中共價鍵的計算。如1mol金剛石、晶體硅中占有的化學鍵分別為2NA個C₂—C₂鍵和2NA個Si—Si鍵，即共價鍵數(shù)目為2NA；又如60gSiO₂晶體中含有2NA個Si—O鍵。③子晶體中離子數(shù)目的判斷。如1molNA₂O₂中有2NA個NA+和NA個O₂2-；又如1molC₂aC₂2中有NA個C₂A₂+和NA個C₂22-，而非2NA個C₂2-離子。④分子晶體中共價鍵的統(tǒng)計。如1mol烷烴（C₂nH₂n+2）分子中有（n-1）NA個C₂-C₂鍵，（2n+2）個C₂—H鍵；又如，1molP₄中有6NA個P—P鍵；再如，1molS8中有8NA個S—S鍵。

2.3 有關(guān)同位素方面命題 不能將常見的元素的原子相對質(zhì)量替代不同中子數(shù)的同位素。如，20gD2O（重水）含電子數(shù)、質(zhì)子數(shù)為均為10NA正確；而20gH₂0的電子數(shù)、質(zhì)子數(shù)為(100/9)NA正確。

2.4 陰陽離子的電子數(shù)計算方式 陰離子的電子數(shù)等于其質(zhì)子數(shù)之和加上電荷數(shù)，如1molOH-中含有電子數(shù)為10NA；陽離子的電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)之和減去電荷數(shù)，如1molNH₄+的電子數(shù)為10NA。

2.5 考慮常溫常壓下氣體物質(zhì)共處時的化學反應 如：SO₂與H₂S、HC₂l與NH₃、NO與O₂、H₂與F₂等；但H₂與O₂、H₂與Cl₂、N₂與H₂等常態(tài)下共處時就不能反應。如，標準狀態(tài)下11.2LNO與5.6LO₂共處時其氣體物質(zhì)的量不是0.75NA，而為0.5NA（不考慮NO₂與N₂O₄間的轉(zhuǎn)換）。再如，標準狀態(tài)下，33.6LH₂與11.2LCl₂混合時其物質(zhì)的量之和為2.0NA。

3 利用氧化還原設(shè)置命題

作為中學化學的基本理論知識之一的氧化還原反應，牽涉到氧化劑、還原劑間電子轉(zhuǎn)移的方向與數(shù)目的判斷與計算，便于與阿伏伽德羅常數(shù)進行學科內(nèi)綜合性考查。現(xiàn)以常見的氧化劑、還原劑為例予以討論。

3.1 Cl₂在不同的的反應中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目是不同的 如：1molCl₂在常溫下與NAOH溶液反應時，只轉(zhuǎn)移NA個電子；1molCl₂與足量KI、FeCl₂溶液等反應時，轉(zhuǎn)移2NA個電子；1molCl₂與FeBr₂、FeI₂ 等溶液充分反應時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)均為2NA。

3.2 1molNA₂O₂與H₂O₂在反應中 ①只作氧化劑時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA個；②既作氧化劑又作還原劑時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為NA個；③在酸性環(huán)境與強氧化劑KMnO₄反應時，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA個。

3.3 變價金屬如Fe與足量強氧化劑（Cl₂、Br₂、HNO₃等）反應時 1molFe轉(zhuǎn)移3NA電子；與足量弱氧化劑（H⁺、Fe³⁺、C₂N₂⁺、S、I₂等）反應時，1molFe轉(zhuǎn)移2NA個電子。

4 借助化學平衡設(shè)置命題

考查阿伏伽德羅常數(shù)的同時常常隱含對化學平衡的考查。如NO₂氣體在反應中隱含了反應2NO2 ?N₂O4，會出現(xiàn)氣體的分子數(shù)目減少的現(xiàn)象（因為這是一個正向氣體分子數(shù)縮小的反應，在常態(tài)下由可以發(fā)生平衡移動）。如，標準狀況下11.2LNO₂氣體中含分子數(shù)略小于0.5NA個，但原子數(shù)目仍為1.5NA不變。

5 利用電離、水解平衡設(shè)置命題

當考查電解質(zhì)溶液中微粒數(shù)目或濃度時，涉及弱電解質(zhì)的電離和鹽類水解，參與平衡移動的考慮，情況變得復雜。①弱電解質(zhì)CH3COOH、NH3H₂O、H₂S、H₂CO₃、HF等在溶液中發(fā)生不完全電離，溶液中電解質(zhì)的分子、離子共存。如，0.1L 1mol/L的NH3H₂O溶液中其離子總數(shù)遠遠小于0.2NA，分子總數(shù)略小于0.1NA；而1mol/L0.1LH₂SO4(強電解質(zhì))其離子總數(shù)應為0.3NA，其電解質(zhì)的分子總數(shù)近乎為0。②當易發(fā)生水解的鹽溶液中由于某種離子的水解，可使鹽的分子數(shù)目減少，但溶液中的離子總數(shù)可能增加。如0.1L1mol/LNA2CO₃溶液中含有的CO32-離子數(shù)小于0.1NA個，而離子總數(shù)應略大于0.3NA。

6 根據(jù)電化學知識設(shè)置命題

電化學知識也是中學化學基本理論中的一個重要基石。在此體系中參與原電池的正、負極和電解池的陰、陽極的電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目也屬于阿伏伽德羅常數(shù)的考查范疇。如，以惰性電極電解NA2SO4溶液時，當電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為0.5NA時，陽極上得到的O₂于標準狀況下的體積為2.8L。又如，電解CuSO4溶液時，當陽極上產(chǎn)生5.6L氣體時，則電路中轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為NA個。

7 利用反應熱數(shù)據(jù)設(shè)置命題

在化學反應過程中所釋放或吸收的熱量我們稱之為反應熱，反應熱根據(jù)化學反應情形往往又分為中和熱和燃燒熱。反應中放出的熱量（Q放）和反應的焓變（△H）及中和熱的水的物質(zhì)的量(n)或可燃物的物質(zhì)的量（n）三者存在如下關(guān)系：n=Q放/△H。例：CH4的燃燒熱為-890.3KJmol^-1，即在0℃，101.1KPa時，已知現(xiàn)有CH4燃燒產(chǎn)生熱量1335.5KJ，那么該氣體含有物質(zhì)的量為1.5mol；記為1.5NA。又如，一定量H₂SO4溶液與足量的強堿溶液完全反應，放出熱量為114.6KJ，而強酸強堿中和熱為57.3KJmol^-1，那么參加反應的H₂SO4的物質(zhì)的量為1mol，記為1.0NA。綜上所述，阿伏加德羅常數(shù)與諸多因素之間的牽涉可謂是“水乳交融”，即凡屬是有物理量，如物質(zhì)質(zhì)量、氣體體積、粒子（如原子、分子、離子；質(zhì)子、中子、電子）數(shù)目，物質(zhì)濃度、反應熱等的知識點，均可以設(shè)置考題，如此廣闊的范圍，無不引起人們的高度重視關(guān)注，對阿伏加德羅常數(shù)的考查是中學化學計算常規(guī)基本運算中的一個不可或缺的亮點、重點和熱點。