Question

2．設N_A為阿伏加德羅常數的值．下列說法正確的是（　　）

• A． 高溫下，0.2 mol Fe與足量水蒸氣反應，生成的H₂分子數目為0.3N_A
• B． 室溫下，1 L pH=13的NaOH溶液中，由水電離的OH^-離子數目為0.1N_A
• C． 氫氧燃料電池正極消耗22.4 L（標準狀況）氣體時，電路中通過的電子數目為2N_A
• D． 5NH₄NO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2HNO₃+4N₂↑+9H₂O反應中，生成28 g N₂時，轉移的電子數目為3.75N_A

Answer 1

分析 A、鐵與水蒸氣反應生成四氧化三鐵，產物中鐵元素的平均化合價為$\frac{8}{3}$，根據電子守恒計算出生成氫氣的物質的量；
B、氫氧化鈉溶液的氫離子是水電離的，水電離的氫離子濃度為1×10^-13mol/L；
C、氫氧燃料電池中，正極氧氣得到電子，1mol氧氣得到4mol電子；
D、反應中部分硝酸根中N元素由+5價降低為氮氣中0價，銨根中N元素-3價升高為氮氣中0價，氮氣既是還原產物又是氧化產物，由氮原子守恒，結合方程式可知，還原產物與氧化產物物質的量之比為3：5，根據n=$\frac{m}{M}$計算氮氣物質的量，再計算氧化產物物質的量，再結合銨根中N元素化合價變化計算轉移電子物質的量．

解答 解：A．鐵在高溫下與水蒸氣反應生成四氧化三鐵，四氧化三鐵中鐵元素的化合價為$\frac{8}{3}$，0.2mol鐵完全反應失去電子數為：0.2mol×（$\frac{8}{3}$-0）=$\frac{8}{15}$mol，根據電子守恒，生成氫氣的物質的量為$\frac{\frac{8}{15}mol}{2}$=$\frac{4}{15}$mol，生成的H₂分子數為$\frac{4}{15}$N_A，故A錯誤；
B．室溫下，1L pH=13的NaOH溶液中氫離子濃度為1×10^-13mol/L，溶液中氫離子是水電離的，所以由水電離的OH^-離子數目為10^-13N_A，故B錯誤；
C．氫氧燃料電池中，正極氧氣得到電子，標況下22.4L氧氣的物質的量為1mol，1mol氧氣完全反應得到4mol電子，電路中通過的電子數目為4N_A，故C錯誤；
D．反應中部分硝酸根中N元素由+5價降低為氮氣中0價，銨根中N元素-3價升高為氮氣中0價，氮氣既是還原產物又是氧化產物，由氮原子守恒，結合方程式可知，還原產物與氧化產物物質的量之比為3：5，生成氮氣物質的量為$\frac{28g}{28g/mol}$=1mol，故氧化產物的物質的量為1mol×$\frac{5}{8}$=$\frac{5}{8}$mol，銨根中N元素被氧化，故轉移電子為$\frac{5}{8}$mol×2×[0-（-3）]=3.75mol，故D正確．
故選D．

點評 本題考查了阿伏伽德羅常數的有關計算，掌握物質的量的計算公式和物質結構是解題關鍵，難度不大．