從２００８年高考談對阿伏加德羅常數的考查

【摘要】 阿伏加德羅常數是中學化學的重要基礎知識，物質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叫阿伏加德羅常數（記NA）。物質的量將中學化學的計算囊括在其中，常在氣體體積、物質結構、氧化還原反應、化學平衡、電解質電離、鹽類水解及電化學、反應熱等方面進行命題。

【關鍵詞】 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

阿伏加德羅常數是中學化學的重要基礎知識，物質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叫阿伏加德羅常數（記NA）。物質的量將中學化學的計算囊括在其中，常在氣體體積、物質結構、氧化還原反應、化學平衡、電解質電離、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，有五套試題中出現了對阿伏加德羅常數的考查，均與阿伏伽德羅常數不無關系，筆者有感而發，稍作整理擬從如下幾個方面談談自己的見解。

1 以氣體體積設置命題

結合氣體物質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的量，可以確定與阿伏加德羅常數間的準確關系。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 關注在標準狀態下某些“似是而非”的物質 即表現上它們是氣體可它們的熔點大于0℃，已成為固態或液態，并非氣體物質，因此不能用公式n=V/22.4Lmol^-1來計算。如：標準狀態下無機物有H₂O(l)、Br₂(l)、SO₃(s)、I₂(s)等；有機物有烴C₂₅H₁₂、C₂₆H14、C₂8H₁₈等屬于液態；烴的衍生物：C₂HC₂l₃（l）、C₂2H₅OH(l)、C₂HC₂HO（l）、C₂₆H₆（l）等均為液態。

2 從物質結構設置命題

物質結構中，所含微觀粒子（包括基本粒子原子、分子、離子，及最基本粒子質子、中子和電子等）的數目直接與阿伏伽德羅常數關聯。

2.1 關于氣體分子組成 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、分子數均為NA正確；1mol碘分子含有原子數為2NA，含有分子數為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計 ①子晶體、離子晶體構成的微粒不能表述為分子數。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成的。如，28gSi的分子數為NA是錯誤的，51g Al₂O₃含有的分子數為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，即共價鍵數目為2NA；又如60gSiO₂晶體中含有2NA個Si—O鍵。③子晶體中離子數目的判斷。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 有關同位素方面命題 不能將常見的元素的原子相對質量替代不同中子數的同位素。如，20gD2O（重水）含電子數、質子數為均為10NA正確；而20gH₂0的電子數、質子數為(100/9)NA正確。

2.4 陰陽離子的電子數計算方式 陰離子的電子數等于其質子數之和加上電荷數，如1molOH-中含有電子數為10NA；陽離子的電子數等于質子數之和減去電荷數，如1molNH₄+的電子數為10NA。

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

3 利用氧化還原設置命題

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、還原劑間電子轉移的方向與數目的判斷與計算，便于與阿伏伽德羅常數進行學科內綜合性考查。現以常見的氧化劑、還原劑為例予以討論。

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

3.2 1molNA₂O₂與H₂O₂在反應中 ①只作氧化劑時，轉移電子數為2NA個；②既作氧化劑又作還原劑時，轉移電子數為NA個；③在酸性環境與強氧化劑KMnO₄反應時，轉移電子數為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轉移3NA電子；與足量弱氧化劑（H⁺、Fe³⁺、C₂N₂⁺、S、I₂等）反應時，1molFe轉移2NA個電子。

4 借助化學平衡設置命題

考查阿伏伽德羅常數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，會出現氣體的分子數目減少的現象（因為這是一個正向氣體分子數縮小的反應，在常態下由可以發生平衡移動）。如，標準狀況下11.2LNO₂氣體中含分子數略小于0.5NA個，但原子數目仍為1.5NA不變。

5 利用電離、水解平衡設置命題

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

6 根據電化學知識設置命題

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、陽極的電子轉移的數目也屬于阿伏伽德羅常數的考查范疇。如，以惰性電極電解NA2SO4溶液時，當電路中轉移電子數目為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，當陽極上產生5.6L氣體時，則電路中轉移電子的數目為NA個。

7 利用反應熱數據設置命題

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的量(n)或可燃物的物質的量（n）三者存在如下關系：n=Q放/△H。例：CH4的燃燒熱為-890.3KJmol^-1，即在0℃，101.1KPa時，已知現有CH4燃燒產生熱量1335.5KJ，那么該氣體含有物質的量為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的物質的量為1mol，記為1.0NA。綜上所述，阿伏加德羅常數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，如物質質量、氣體體積、粒子（如原子、分子、離子；質子、中子、電子）數目，物質濃度、反應熱等的知識點，均可以設置考題，如此廣闊的范圍，無不引起人們的高度重視關注，對阿伏加德羅常數的考查是中學化學計算常規基本運算中的一個不可或缺的亮點、重點和熱點。