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备战2021年高考化学一轮复习 易错02 阿伏加德罗常数判断(全国通用) 学案
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易错02 阿伏加德罗常数判断
【易错分析】阿伏加德罗常数(NA)题型常设陷阱
物质的状态
气体摩尔体积适用的对象是气体(包括混合气体)
在使用标准状况下气体摩尔体积“22.4 L·mol-1”时,要判断气体是否处于标准状况
在标准状况下物质的状态不是气态,而是液态或固态的有:水、溴单质、苯、SO3、乙醇、四氯化碳、二硫化碳、氯仿、碳原子数大于4小于16的烃为液态(新戊烷除外)、大于或等于16的烃为固态等
粒子个数
确定粒子个数要弄清楚微粒中相关粒子(质子、中子、电子)及离子、化学键之间的数量关系
单原子分子:稀有气体He、Ne等;双原子分子:Cl2、N2、O2、H2等;特殊物质:O3、P4、18O2、D2O、Na2O2、 CO2、甲烷、乙烯、乙炔等
最简式相同的物质,无论以何种质量比混合,原子个数均以最简式计算。如O2和O3、NO2和N2O4、烯烃和环烷烃等
同位素
如D2O、T2O、18O2、14CO2等因物质的摩尔质量发生变化,导致物质的量变化
溶液的体积
已知溶液的浓度,缺少溶液的体积,是不能计算溶质的物质的量的。
转移电子的数目
如1 mol Na2O2与H2O(或CO2)反应、1 mol Cl2与足量的Fe反应(或NaOH溶液反应)、1 mol Cu与足量的稀硝酸反应等
可逆反应
可逆反应不能进行到底,如2NO2 N2O4,Cl2+H2OHClO+HCl等
水解反应
在水中某些离子能发生水解反应,离子数目发生改变。如0.1 mol FeCl3溶液中的Fe3+数目小于0.1NA 、0.1 mol Na2CO3溶液中含CO32—数小于0.1NA
【错题纠正】
例题1、用NA表示阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( )
①36g 18O2中所含的中子数为16NA②78g Na2O2与足量水完全反应,转移电子数为1NA③标准状况下,2.24 L Cl2溶于水中达到饱和,可得到HClO分子的数目是0.1NA④在标准状况下,22.4 LHF的分子数目为1NA⑤3.4g过氧化氢中含有的离子数为0.3NA⑥在常温常压下,0.1 mol铁与0.1 molCl2充分反应,转移的电子数为0.3NA⑦配制480mL2mol·L-1NaCl溶液,需要用托盘天平称量1NA氯化钠固体⑧S2和S8的混合物共6.4 g,其中所含硫原子数一定为0.2NA
A.只有②⑧正确 B.只有②④⑦⑧正确 C.只有①②③⑤⑥正确 D.都不正确
【解析】①36 g 18O2的物质的量为1 mol,含有中子20 mol,错误;②78 g Na2O2的物质的量为1 mol,与足量水完全反应,转移1 mol电子,正确;③氯气与水的反应属于可逆反应,不能完全反应,得到的HClO分子的数目少于0.1NA,错误;④在标准状况下,HF是液体,22.4 L HF的物质的量大于1 mol,错误;⑤3.4 g过氧化氢的物质的量为0.1 mol,过氧化氢是共价化合物,其中没有离子,错误;⑥在常温常压下,铁与干燥的氯气不反应,错误;⑦配制480 mL 2 mol·L-1 NaCl溶液,应该选用500 mL的容量瓶,需要用托盘天平称量0.5 L×2 mol·L-1×58.5 g·mol-1=58.5 g氯化钠固体,不能称量氯化钠的数目,错误;⑧S2和S8的混合物共6.4 g,含有S原子的物质的量为=0.2 mol,其中所含硫原子数一定为0.2NA,正确。
【答案】A
例题2、用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述中正确的是( )
①31g白磷中含有1.5NA个P-P
②1L0.1 mol/L的Na2CO3溶液中含阴离子总数为0.1NA个
③标准状况下,22.4 L HF含NA个分子
④电解精炼铜时转移了NA个电子,阳极溶解32 g铜
⑤标准状况下,2.24 L Cl2溶于水,转移的电子数目为0.1NA
⑥常温下,含0.2 mol H2SO4的浓硫酸与足量铜反应,生成SO2的分子数小于0.1 NA
⑦142gNa2SO4和Na2HPO4固体混合物中,阴、阳离子总数为3NA
⑧NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量为107g
A. ①③④⑧ B. ①⑥⑦ C. ③⑤⑦ D. ①⑥⑧
【解析】①1mol白磷中含有6 mol P-P键,31g白磷(0.25mol)中含有P-P键1.5NA个,正确;②CO32-+H20HCO3-+OH-,1个CO32-水解产生2个阴离子,溶液中阴离子总数增大,所以1L、0.1 mol/L的Na2CO3溶液中含阴离子总数大于为0.1NA个,错误;③标准状况下,HF为液体,不能计算,错误;④粗铜中含有锌、铁、银等杂质,锌、铁先失电子,反应完成后,铜再失电子,阳极溶解铜小于32 g,错误;⑤氯气和水反应为可逆反应,0.1mol氯气反应转移电子数小于0.1NA,错误;⑥浓硫酸与足量铜加热反应,随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,稀硫酸与铜不反应,所以生成SO2的分子数小于0.1 NA,错误;⑦142g全为Na2SO4 ,含有阴、阳离子总数为3NA,142g全为Na2HPO4,含有阴、阳离子总数为3NA,142gNa2SO4和Na2HPO4固体混合物中,阴、阳离子总数为3NA,正确;⑧胶体粒子为很多微粒的集合体,NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量为大于107g;错误。
【答案】B
【知识清单】
判断一定量的物质中所含某种粒子数目的多少,是高考命题的热点之一。命题者青睐将阿伏加德罗常数与气体摩尔体积(涉及外界条件、物质状态等)、物质结构(涉及质子数、中子数、电子数、化学键数等)、电离与水解(涉及弱电解质的电离特点及盐类的水解特点、溶液中离子浓度)、氧化还原反应(涉及电子转移数目)、可逆反应等结合。阿伏加德罗常数类试题具有较强的综合性,在复习备考中除了需要注意相关的解题技巧外,还需要对相关知识有比较深入的认识,将知识准确、合理的应用。以阿伏加德罗常数为基础点进行辐射,将相关知识总结归纳,在准确把握各量与阿伏加德罗常数之间关系的前提下,着重关注易错点,并通过练习加强理解掌握,这样才能通过复习切实提高得分率。同时还要注意以下细微易错之处:
1.注意外界条件和物质状态:若题目给出的是物质的体积,则要注意外界条件和物质的状态,如水在标准状况下为液态、SO3在标准状况下为固态、标准状况下碳原子数大于4的烃为液态或固态;气体的体积受温度和压强的影响,应用阿伏加德罗常数时,要注意条件是否是标准状况,是否是同温同压;物质的量、质量不受任何条件的影响,如任何条件下2 g H2的物质的量必是1 mol,所含分子数为NA,1 mol H2在任何条件下其质量都为2 g,所含分子数为NA。
2.明确物质的组成和结构:特殊物质的原子个数、电子个数,如Ne、O3等;特殊物质的摩尔质量,如D2O、18O2等;−些物质中的化学键数目,如SiO2、CH4、CO2等;最简式相同的物质中的微粒数目与物质的组成有关,如NO2和N2O4、乙烯和丙烯等;摩尔质量相同的物质中的分子数相同,原子数不一定相同,如:N2、CO、C2H4等;物质中所含化学键的数目与物质的结构有关,如H2O2、CnH2n+2中化学键的数目分别为3、3n+1。
3.注意氧化还原反应中的微粒:考查指定物质参加氧化还原反应时,常设置氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物、被氧化、被还原、电子转移(得失)数目方面的陷阱。如Na2O2、NO2与H2O的反应;电解AgNO3溶液、CuSO4溶液的反应;Cl2与H2O、NaOH、Fe的反应等等,分析该类题目时还要注意反应产物以及过量计算问题。
4.弱电解质的电离或盐类的水解:考查电解质溶液中粒子数目及粒子浓度大小关系时,常涉及弱电解质的电离平衡及盐类的水解平衡。弱电解质在水溶液中部分电离;可水解的盐溶液中,离子发生微弱水解,电离产生的离子数量均小于理论数量。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。
5.一些特殊的反应:如一氧化氮和氧气不需要条件即可反应,二氧化氮和四氧化二氮之间存在相互转化,合成氨反应属于可逆反应等。
【变式练习】
1. 设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的有( )个
①常温常压下,28gC2H4和C4H8的混合物中一定含有6NA个原子
②0℃,101kPa,22.4LCl2通入足量的NaOH溶液充分反应,有2NA个电子转移
③常温下,pH=12的氢氧化钠溶液中OH-数目为0.01NA
④1L1.0mol/LFeCl3溶液全部水解制备氢氧化铁胶体,所得氢氧化铁胶粒数目为NA
⑤T℃时,1LpH=6纯水中,含10-6NA个H+
⑥常温下,1.7gNH3和3.65gHCl混合后,气体分子数为0.2NA
⑦lmolSO2与足量O2在一定条件下反应生成SO3,共转移2NA个电子
⑧100克质量分数为46%的乙醇溶液中,含有的氧原子数目为NA
⑨标准状况下,22.4LHF气体中含有NA个气体分子
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
2.NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.常温常压下,124 g P4中所含P—P键数目为4NA
B.100 mL 1mol·L−1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NA
C.标准状况下,11.2 L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA
D.密闭容器中,2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数为2NA
【易错通关】
1.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. lL 1mol/LNa2CO3溶液中,CO32-离子总数为NA
B. 1LpH=2 的新制氯水中,阳离子总数为0.01NA
C. C与浓H2SO4加热生成4.48LCO2气体.转移的电子数为0.4NA
D. 7.lg37Cl2中含有氯分子0.lNA
2.若NA表示阿伏加德罗常数,则下列说法正确的是
A. 23g 钠在空气中充分燃烧,转移的电子数为NA
B. 1mol甲基中含有电子数为10 NA
C. 标准状况下,2.24LHF分子所含电子数目为NA
D. 50mL 12mol·L-1的盐酸与足量的MnO2共热,充分反应后,转移电子数为0.3NA
3.用NA 表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
A. 标准状况下,22.4LNO与11.2LO2充分反应后得到的气体分子数为NA
B. 3.6g重水中含有的中子数为2 NA
C. 常温下,1L1mol·L-1的CH3COOH溶液中,所含溶质分子数小于NA
D. 一定条件下,6.4g铜与过量的硫反应,转移电子数目为0.2 NA
4.设NA为阿伏伽德罗常数的值。下列有关叙述错误的是
A. 80gCuO和Cu2S的混合物中,所含铜原子数为NA
B. 1molNaBH4与足量水反应(NaBH4+H2O=NaBO2+H2↑)时转移的电子数为:4NA
C. pH=13的Ba(OH)2溶液中,含有OH-0.2NA个
D. 密闭容器中PCl3与Cl2反应生成molPCl5(g),增加2A个P-C1键
5.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 标准状况下,2.24 L HF和NH3分子所含电子数目均为NA
B. 23gC2H6O含C-H键数目一定为2.5NA
C. 将1molCl2通入到水中,则N(HClO)+N(Cl−)+N(ClO−)=2NA(N表示粒子数)
D. 8.0gCuO和Cu2S的混合物中含有铜原子的数目为0.1NA
6.下列说法正确的是
A.2.8 g环已烷含共价键数目为0.4NA
B.过氧化钠与水反应,生成0.1 mol氧气时,转移的电子数为0.4NA
C.142 g Na2SO4和Na2HPO4固体混合物中,阴阳离子总数为3NA
D.用惰性电极电解CuSO4溶液后,如果加入0.1 molCu(OH)2能使溶液复原,则电路中转移电子数为0.2NA
7.设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 1mol甲基中含有电子数为10
B. 常温下,1L pH=12的溶液中含有的离子数为0.01
C. 标准状况下,NO和各11.2L混合充分反应,所得气体的分子总数为0.75
D. 50mL12mol·盐酸与足量共热,转移的电子数为0.3
8. 设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 10g质量分数为46%的乙醇溶液中,氢原子的总数约为1.2NA
B. 用惰性电极电解CuSO4溶液后,如果加入0.1molCu(OH)2能使溶液复原,则电路中转移电子的数目为0.2NA
C. 1L pH=13的NaOH溶液中含有OH-的数目一定为0.1 NA
D. 0.1molO2完全反应时,转移的电子数为0.4NA
9.设NA代表阿伏加德罗常数的值,N表示粒子数。下列叙述正确的是
A. 2.24LCH4中含有的C-H键数为0.4NA
B. 将1mol Cl2通入水中,则N(HClO)+N(C1-)+N(ClO-)=2NA
C. 将CO2通过Na2O2使其增重ag时,反应中转移电子数为aNA/44
D. 3.0g含甲醛(HCHO)的冰醋酸中含有的原子总数为0.4NA
10.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 常温下,23 g NO2含有NA个氧原子
B. 标准状况下,将22.4 L NO和11.2 L O2混合后,可以得到NA个NO2分子
C. 常温常压下,1 L 0. 1mol/L HF溶液中含有0.1NA个H+
D. 0.1 mol的羟基中含有电子的数目为NA
11.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A. 1L 0.1 moI.L-1氨水中含有OH -数日为0.1NA
B. KIO3与HI溶液反应时.生成0.1molI2转移的电子数为0.2NA
C. l0g D2O和l0g H218O中含有的中子数均为5NA
D. 0.1 mol N2与0.3mol H2通过高温高压催化剂,生成的气体分子数为0.2NA
12.设NA为阿伏加德罗常数的数值,下列叙述中正确的是( )
A. 2molSO3一定条件下充分分解得到的产物分子的数目为3NA
B. 一定量的无水乙醇与足量钠反应生成5.6LH2,则乙醇分子中共价键总数为4NA
C. 等物质的量的氯气分别与足量铁和铜完全反应,转移电子数均为2NA
D. 标准状况下22.4L空气中含有的单质分子数目小于NA
参考答案
【变式练习】
1.B【解析】①C2H4和C4H8的分子组成可以看作(CH2)2和(CH2)3,28gC2H4和C4H8的混合物中含有2mol“CH2”,一定含有6mol即6NA个原子,故①正确;②0℃、101kPa,22.4L即1molCl2通入足量的NaOH溶液充分反应,有NA个电子转移,故②错误;③常温下,pH=12的氢氧化钠溶液的体积未定,溶液中OH-数目无从确定,故③错误;④氢氧化铁胶粒是大量氢氧化铁分子的集合体,所以1L1.0mol/LFeCl3溶液全部水解制备氢氧化铁胶体,所得氢氧化铁胶体数目小于NA,故④错误;⑤T℃时,1LpH=6纯水中,含10-6NA个H+,故⑤正确;⑥常温下,1.7g即0.1molNH3和3.65g即0.1molHCl混合后,恰好生成离子化合物氯化铵,所以气体分子数为零,故⑥错误;⑦lmolSO2与足量O2在一定条件下反应生成SO3,发生可逆反应,所以转移电子数小于2NA,故⑦错误;⑧溶剂水含有氧原子,所以100克质量分数为46%的乙醇溶液中,含有的氧原子数目大于NA,故⑧错误;⑨标准状况下,HF是液体,22.4LHF中含有的分子数大于NA,故⑨错误。
2. C【解析】A.常温常压下,124 g P4的物质的量是1mol,由于白磷是正四面体结构,含有6个P-P键,因此其中所含P—P键数目为6NA,错误;B.铁离子在溶液中水解,所以100 mL 1mol·L−1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目小于0.1NA,错误;C.甲烷和乙烯分子均含有4个氢原子,标准状况下,11.2 L甲烷和乙烯混合物的物质的量是0.5mol,其中含氢原子数目为2NA,正确;D.反应2SO2+O22SO3是可逆反应,因此密闭容器中,2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数大于2NA,错误。
【易错通关】
1.B 【解析】A. 碳酸钠属于强碱弱酸盐,溶于水时发生水解反应,因此1L 1mol/LNa2CO3溶液中,CO32-离子总数少于NA,故A错误;B. 1LpH=2 的新制氯水中,c(H+)=0.01mol/L,溶液中中含有一种阳离子——氢离子,阳离子总数为0.01NA,故B正确;C. 未告知是否为标准状况,无法计算4.48LCO2气体的物质的量,故C错误;D. 7.lg37Cl2的物质的量=<0.1mol,含有氯分子少于0.lNA,故D错误。
2.A 【解析】钠燃烧生成过氧化钠,钠元素化合价由0升高为+1,23g 钠在空气中充分燃烧,转移的电子数为NA,故A正确;1mol甲基中含有电子数为9 NA,故B错误;标准状况下HF是液体,故C错误;MnO2与稀盐酸不反应,50mL 12mol·L-1的盐酸与足量的MnO2共热,充分反应后,转移电子数小于0.3NA,故D错误。
3.C 【解析】因为存在NO2 N2O4可逆反应, 1molNO与0.5molO2充分反应后,生成NO2的量小于1mol,A错误;3.6g重水的量为0.18mol,1 mol重水含有的中子数为 (2-1)×2+(16-8) =10mol,所以0.18mol重水含有的中子数为1.8 NA,B错误;CH3COOH为弱电解质,部分发生电离,所以1L1mol·L-1的CH3COOH溶液中,所含溶质分子数小于NA,C正确;铜与过量的硫反应生成硫化亚铜,0.1 mol铜反应中转移电子数为0.1 NA,D错误。
4.C 【解析】A、的摩尔质量和含有的铜原子个数均为CuO的二倍,故CuO和的混合物可以看做由CuO构成,则和的混合物中含,则含个铜原子,故A不可选; B、与水发生H元素的归中反应,即NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑则与水反应转移4mol电子即4NA 个,所以B选项不可选; C. pH=13的Ba(OH)2溶液中,没给体积无法计算含有OH-个数,故错误;D. 密闭容器中PCl3+Cl2= PCl5反应生成1molPCl5(g),增加2A个P-C1键是正确的,故D不可选。
5.D 【解析】A. HF的沸点是19.5℃,在标准状况下其为液体,无法根据气体摩尔体积的数据计算2.24 L HF的物质的量,A不正确; B. C2H6O可能是乙醇,也可能是二甲醚。 23gC2H6O的物质的量是0.5mol,0.5mol乙醚含C-H键数目为3NA,B不正确;C. 将1molCl2通入到水中,若氯气完全溶于水中,则2N(Cl2)+N(HClO)+N(Cl−)+N(ClO−)=2NA(N表示粒子数),C不正确;D. 8.0gCuO和8.0g Cu2S 均含有0.1mol Cu原子,所以8.0gCuO和Cu2S的混合物中含有铜原子的数目为0.1NA,D正确。
6.C 【解析】A.2.8 g环已烷的物质的量为=mol,含共价键数目为mol ×18 NA =0.6NA,故A错误;B.过氧化钠与水反应时,氧元素由-1价变为0价生成氧气,故当生成0.1mol氧气时转移0.2mol电子即0.2NA个,故B错误;C、Na2SO4和Na2HPO4的摩尔质量均为142g/mol,故142g混合物的物质的量为1mol,而且两者均含2个钠离子和1个阴离子,故1mol混合物中含离子共3NA个,故C正确;D、用惰性电极电解CuSO4溶液后,如果加入0.1mol Cu(OH)2能使溶液复原,则说明阳极上析出的是0.1mol氧气,阴极上析出的是0.1mol铜和0.1mol氢气,故转移0.4mol电子即0.4NA个,故D错误。
7.B 【解析】A.甲基是中性基团,每个甲基含有9个电子,1mol甲基中含有电子数为9NA,故A错误;B.常温下,pH=12的c(OH-)=0.01mol/L,则1LpH=12的Na2CO3溶液中含有的OH-离子数为0.01 NA,故B正确;C.NO和O2混合充分反应后,生成NO2,混合气体中存在2NO2N2O4,故C错误;D.50mL12mol·L-1盐酸和足量MnO2共热随反应的进行,浓度降低反应会停止,则转移的电子数小于0.3 NA,故D错误。
8.A 【解析】A. 10g质量分数为46%的乙醇溶液中,乙醇和溶剂水中均含有氢原子,氢原子的总数约为=1.2NA,A正确;B. 用惰性电极电解CuSO4溶液后,如果加入0.1molCu(OH)2能使溶液复原,根据氧原子守恒可知生成0.1mol氧气,则电路中转移电子的数目为0.4NA,B错误;C. 溶液温度未知,1L pH=13的NaOH溶液中氢氧根的浓度不一定是0.1mol/L,因此含有OH-的数目不一定为0.1 NA,C错误;D. 0.1molO2完全反应时,转移的电子数不一定为0.4NA,例如与钠反应生成过氧化钠时转移0.2mol电子,D错误。
9.D 【解析】A. 因不知道是否为标准状况,所以无法计算2.24LCH4的物质的量,当然也无法计算含有的C-H键数,A不正确;B. 将1mol Cl2通入水中,假如氯气全部溶于水中,因氯气与水发生的反应是可逆反应,根据氯原子守恒可得2N(Cl2)+N(HClO)+N(C1-)+N(ClO-)=2NA,B不正确;C. 1molCO2与足量的Na2O2充分反应后,固体质量增加28g、转移1mole-,故将CO2通过Na2O2使其增重ag时,反应中转移电子数为aNA/28,C不正确;D. 甲醛(HCHO)和冰醋酸的最简式都是CH2O,3.0g含甲醛(HCHO)的冰醋酸中含有0.1mol CH2O,故其原子总数为0.4NA,D正确。
10.A 【解析】A. 常温下,23gNO2的物质的量是0.5mol,虽然与N2O4之间存在平衡关系,但根据氧原子守恒可知含有NA个氧原子,A正确;B. 标准状况下,将22.4 LNO和11.2LO2混合后生成1molNO2,但由于存在平衡关系:2NO2N2O4,因此得到的NO2分子个数小于NA个,B错误;C. HF是弱电解质,存在电离平衡,因此常温常压下,1L0.1mol/LHF溶液中含有的氢离子个数小于0.1NA个,C错误;D. 0.1mol的羟基中含有电子的数目为0.9NA,D错误。
11.C 【解析】A. 一水合氨是弱电解质,所以1L 0.1 moI.L-1氨水中含有OH -数目小于0.1NA,故A错误;B. KIO3与HI溶液反应时.IO3-+ 5I-+6H+=3I2+3H2O,3I2~5e-,生成0.1molI2转移的电子数为0.5/3NA,故B错误;C. D2O和H218O的分子都含有10个中子,且它们的摩尔质量都是20g/mol,l0gD2O和l0gH218O的物质的量都是0.5mol,其中含有的中子数均为5NA,故C正确;D. 0.1molN2与0.3molH2通过高温高压催化剂,N2+3H22NH3,该反应是可逆反应,所以生成的气体分子数小于0.2NA,故D错误。
12.D 【解析】A.三氧化硫的分解反应是可逆反应,2molSO3一定条件下分解,不可能完全进行,得到的产物分子的数目少于3NA,故A错误;B. 未注明是否为标准状况,无法计算5.6LH2的物质的量,也就无法计算乙醇分子中共价键总数,故B错误;C. 氯气与铁和铜反应都生成-1价的氯离子,等物质的量的氯气分别与足量铁和铜完全反应,转移电子数相同,但未告知氯气的物质的量,因此无法计算转移的电子数,故C错误;D. 标准状况下22.4L空气的物质的量为1mol,含有的分子总数为NA,其中单质分子数目小于NA,故D正确。
【易错分析】阿伏加德罗常数(NA)题型常设陷阱
物质的状态
气体摩尔体积适用的对象是气体(包括混合气体)
在使用标准状况下气体摩尔体积“22.4 L·mol-1”时,要判断气体是否处于标准状况
在标准状况下物质的状态不是气态,而是液态或固态的有:水、溴单质、苯、SO3、乙醇、四氯化碳、二硫化碳、氯仿、碳原子数大于4小于16的烃为液态(新戊烷除外)、大于或等于16的烃为固态等
粒子个数
确定粒子个数要弄清楚微粒中相关粒子(质子、中子、电子)及离子、化学键之间的数量关系
单原子分子:稀有气体He、Ne等;双原子分子:Cl2、N2、O2、H2等;特殊物质:O3、P4、18O2、D2O、Na2O2、 CO2、甲烷、乙烯、乙炔等
最简式相同的物质,无论以何种质量比混合,原子个数均以最简式计算。如O2和O3、NO2和N2O4、烯烃和环烷烃等
同位素
如D2O、T2O、18O2、14CO2等因物质的摩尔质量发生变化,导致物质的量变化
溶液的体积
已知溶液的浓度,缺少溶液的体积,是不能计算溶质的物质的量的。
转移电子的数目
如1 mol Na2O2与H2O(或CO2)反应、1 mol Cl2与足量的Fe反应(或NaOH溶液反应)、1 mol Cu与足量的稀硝酸反应等
可逆反应
可逆反应不能进行到底,如2NO2 N2O4,Cl2+H2OHClO+HCl等
水解反应
在水中某些离子能发生水解反应,离子数目发生改变。如0.1 mol FeCl3溶液中的Fe3+数目小于0.1NA 、0.1 mol Na2CO3溶液中含CO32—数小于0.1NA
【错题纠正】
例题1、用NA表示阿伏加德罗常数,下列说法正确的是( )
①36g 18O2中所含的中子数为16NA②78g Na2O2与足量水完全反应,转移电子数为1NA③标准状况下,2.24 L Cl2溶于水中达到饱和,可得到HClO分子的数目是0.1NA④在标准状况下,22.4 LHF的分子数目为1NA⑤3.4g过氧化氢中含有的离子数为0.3NA⑥在常温常压下,0.1 mol铁与0.1 molCl2充分反应,转移的电子数为0.3NA⑦配制480mL2mol·L-1NaCl溶液,需要用托盘天平称量1NA氯化钠固体⑧S2和S8的混合物共6.4 g,其中所含硫原子数一定为0.2NA
A.只有②⑧正确 B.只有②④⑦⑧正确 C.只有①②③⑤⑥正确 D.都不正确
【解析】①36 g 18O2的物质的量为1 mol,含有中子20 mol,错误;②78 g Na2O2的物质的量为1 mol,与足量水完全反应,转移1 mol电子,正确;③氯气与水的反应属于可逆反应,不能完全反应,得到的HClO分子的数目少于0.1NA,错误;④在标准状况下,HF是液体,22.4 L HF的物质的量大于1 mol,错误;⑤3.4 g过氧化氢的物质的量为0.1 mol,过氧化氢是共价化合物,其中没有离子,错误;⑥在常温常压下,铁与干燥的氯气不反应,错误;⑦配制480 mL 2 mol·L-1 NaCl溶液,应该选用500 mL的容量瓶,需要用托盘天平称量0.5 L×2 mol·L-1×58.5 g·mol-1=58.5 g氯化钠固体,不能称量氯化钠的数目,错误;⑧S2和S8的混合物共6.4 g,含有S原子的物质的量为=0.2 mol,其中所含硫原子数一定为0.2NA,正确。
【答案】A
例题2、用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列叙述中正确的是( )
①31g白磷中含有1.5NA个P-P
②1L0.1 mol/L的Na2CO3溶液中含阴离子总数为0.1NA个
③标准状况下,22.4 L HF含NA个分子
④电解精炼铜时转移了NA个电子,阳极溶解32 g铜
⑤标准状况下,2.24 L Cl2溶于水,转移的电子数目为0.1NA
⑥常温下,含0.2 mol H2SO4的浓硫酸与足量铜反应,生成SO2的分子数小于0.1 NA
⑦142gNa2SO4和Na2HPO4固体混合物中,阴、阳离子总数为3NA
⑧NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量为107g
A. ①③④⑧ B. ①⑥⑦ C. ③⑤⑦ D. ①⑥⑧
【解析】①1mol白磷中含有6 mol P-P键,31g白磷(0.25mol)中含有P-P键1.5NA个,正确;②CO32-+H20HCO3-+OH-,1个CO32-水解产生2个阴离子,溶液中阴离子总数增大,所以1L、0.1 mol/L的Na2CO3溶液中含阴离子总数大于为0.1NA个,错误;③标准状况下,HF为液体,不能计算,错误;④粗铜中含有锌、铁、银等杂质,锌、铁先失电子,反应完成后,铜再失电子,阳极溶解铜小于32 g,错误;⑤氯气和水反应为可逆反应,0.1mol氯气反应转移电子数小于0.1NA,错误;⑥浓硫酸与足量铜加热反应,随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,稀硫酸与铜不反应,所以生成SO2的分子数小于0.1 NA,错误;⑦142g全为Na2SO4 ,含有阴、阳离子总数为3NA,142g全为Na2HPO4,含有阴、阳离子总数为3NA,142gNa2SO4和Na2HPO4固体混合物中,阴、阳离子总数为3NA,正确;⑧胶体粒子为很多微粒的集合体,NA个Fe(OH)3胶体粒子的质量为大于107g;错误。
【答案】B
【知识清单】
判断一定量的物质中所含某种粒子数目的多少,是高考命题的热点之一。命题者青睐将阿伏加德罗常数与气体摩尔体积(涉及外界条件、物质状态等)、物质结构(涉及质子数、中子数、电子数、化学键数等)、电离与水解(涉及弱电解质的电离特点及盐类的水解特点、溶液中离子浓度)、氧化还原反应(涉及电子转移数目)、可逆反应等结合。阿伏加德罗常数类试题具有较强的综合性,在复习备考中除了需要注意相关的解题技巧外,还需要对相关知识有比较深入的认识,将知识准确、合理的应用。以阿伏加德罗常数为基础点进行辐射,将相关知识总结归纳,在准确把握各量与阿伏加德罗常数之间关系的前提下,着重关注易错点,并通过练习加强理解掌握,这样才能通过复习切实提高得分率。同时还要注意以下细微易错之处:
1.注意外界条件和物质状态:若题目给出的是物质的体积,则要注意外界条件和物质的状态,如水在标准状况下为液态、SO3在标准状况下为固态、标准状况下碳原子数大于4的烃为液态或固态;气体的体积受温度和压强的影响,应用阿伏加德罗常数时,要注意条件是否是标准状况,是否是同温同压;物质的量、质量不受任何条件的影响,如任何条件下2 g H2的物质的量必是1 mol,所含分子数为NA,1 mol H2在任何条件下其质量都为2 g,所含分子数为NA。
2.明确物质的组成和结构:特殊物质的原子个数、电子个数,如Ne、O3等;特殊物质的摩尔质量,如D2O、18O2等;−些物质中的化学键数目,如SiO2、CH4、CO2等;最简式相同的物质中的微粒数目与物质的组成有关,如NO2和N2O4、乙烯和丙烯等;摩尔质量相同的物质中的分子数相同,原子数不一定相同,如:N2、CO、C2H4等;物质中所含化学键的数目与物质的结构有关,如H2O2、CnH2n+2中化学键的数目分别为3、3n+1。
3.注意氧化还原反应中的微粒:考查指定物质参加氧化还原反应时,常设置氧化还原反应中氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物、被氧化、被还原、电子转移(得失)数目方面的陷阱。如Na2O2、NO2与H2O的反应;电解AgNO3溶液、CuSO4溶液的反应;Cl2与H2O、NaOH、Fe的反应等等,分析该类题目时还要注意反应产物以及过量计算问题。
4.弱电解质的电离或盐类的水解:考查电解质溶液中粒子数目及粒子浓度大小关系时,常涉及弱电解质的电离平衡及盐类的水解平衡。弱电解质在水溶液中部分电离;可水解的盐溶液中,离子发生微弱水解,电离产生的离子数量均小于理论数量。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。
5.一些特殊的反应:如一氧化氮和氧气不需要条件即可反应,二氧化氮和四氧化二氮之间存在相互转化,合成氨反应属于可逆反应等。
【变式练习】
1. 设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的有( )个
①常温常压下,28gC2H4和C4H8的混合物中一定含有6NA个原子
②0℃,101kPa,22.4LCl2通入足量的NaOH溶液充分反应,有2NA个电子转移
③常温下,pH=12的氢氧化钠溶液中OH-数目为0.01NA
④1L1.0mol/LFeCl3溶液全部水解制备氢氧化铁胶体,所得氢氧化铁胶粒数目为NA
⑤T℃时,1LpH=6纯水中,含10-6NA个H+
⑥常温下,1.7gNH3和3.65gHCl混合后,气体分子数为0.2NA
⑦lmolSO2与足量O2在一定条件下反应生成SO3,共转移2NA个电子
⑧100克质量分数为46%的乙醇溶液中,含有的氧原子数目为NA
⑨标准状况下,22.4LHF气体中含有NA个气体分子
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
2.NA代表阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.常温常压下,124 g P4中所含P—P键数目为4NA
B.100 mL 1mol·L−1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目为0.1NA
C.标准状况下,11.2 L甲烷和乙烯混合物中含氢原子数目为2NA
D.密闭容器中,2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数为2NA
【易错通关】
1.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. lL 1mol/LNa2CO3溶液中,CO32-离子总数为NA
B. 1LpH=2 的新制氯水中,阳离子总数为0.01NA
C. C与浓H2SO4加热生成4.48LCO2气体.转移的电子数为0.4NA
D. 7.lg37Cl2中含有氯分子0.lNA
2.若NA表示阿伏加德罗常数,则下列说法正确的是
A. 23g 钠在空气中充分燃烧,转移的电子数为NA
B. 1mol甲基中含有电子数为10 NA
C. 标准状况下,2.24LHF分子所含电子数目为NA
D. 50mL 12mol·L-1的盐酸与足量的MnO2共热,充分反应后,转移电子数为0.3NA
3.用NA 表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
A. 标准状况下,22.4LNO与11.2LO2充分反应后得到的气体分子数为NA
B. 3.6g重水中含有的中子数为2 NA
C. 常温下,1L1mol·L-1的CH3COOH溶液中,所含溶质分子数小于NA
D. 一定条件下,6.4g铜与过量的硫反应,转移电子数目为0.2 NA
4.设NA为阿伏伽德罗常数的值。下列有关叙述错误的是
A. 80gCuO和Cu2S的混合物中,所含铜原子数为NA
B. 1molNaBH4与足量水反应(NaBH4+H2O=NaBO2+H2↑)时转移的电子数为:4NA
C. pH=13的Ba(OH)2溶液中,含有OH-0.2NA个
D. 密闭容器中PCl3与Cl2反应生成molPCl5(g),增加2A个P-C1键
5.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 标准状况下,2.24 L HF和NH3分子所含电子数目均为NA
B. 23gC2H6O含C-H键数目一定为2.5NA
C. 将1molCl2通入到水中,则N(HClO)+N(Cl−)+N(ClO−)=2NA(N表示粒子数)
D. 8.0gCuO和Cu2S的混合物中含有铜原子的数目为0.1NA
6.下列说法正确的是
A.2.8 g环已烷含共价键数目为0.4NA
B.过氧化钠与水反应,生成0.1 mol氧气时,转移的电子数为0.4NA
C.142 g Na2SO4和Na2HPO4固体混合物中,阴阳离子总数为3NA
D.用惰性电极电解CuSO4溶液后,如果加入0.1 molCu(OH)2能使溶液复原,则电路中转移电子数为0.2NA
7.设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 1mol甲基中含有电子数为10
B. 常温下,1L pH=12的溶液中含有的离子数为0.01
C. 标准状况下,NO和各11.2L混合充分反应,所得气体的分子总数为0.75
D. 50mL12mol·盐酸与足量共热,转移的电子数为0.3
8. 设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A. 10g质量分数为46%的乙醇溶液中,氢原子的总数约为1.2NA
B. 用惰性电极电解CuSO4溶液后,如果加入0.1molCu(OH)2能使溶液复原,则电路中转移电子的数目为0.2NA
C. 1L pH=13的NaOH溶液中含有OH-的数目一定为0.1 NA
D. 0.1molO2完全反应时,转移的电子数为0.4NA
9.设NA代表阿伏加德罗常数的值,N表示粒子数。下列叙述正确的是
A. 2.24LCH4中含有的C-H键数为0.4NA
B. 将1mol Cl2通入水中,则N(HClO)+N(C1-)+N(ClO-)=2NA
C. 将CO2通过Na2O2使其增重ag时,反应中转移电子数为aNA/44
D. 3.0g含甲醛(HCHO)的冰醋酸中含有的原子总数为0.4NA
10.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A. 常温下,23 g NO2含有NA个氧原子
B. 标准状况下,将22.4 L NO和11.2 L O2混合后,可以得到NA个NO2分子
C. 常温常压下,1 L 0. 1mol/L HF溶液中含有0.1NA个H+
D. 0.1 mol的羟基中含有电子的数目为NA
11.设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 ( )
A. 1L 0.1 moI.L-1氨水中含有OH -数日为0.1NA
B. KIO3与HI溶液反应时.生成0.1molI2转移的电子数为0.2NA
C. l0g D2O和l0g H218O中含有的中子数均为5NA
D. 0.1 mol N2与0.3mol H2通过高温高压催化剂,生成的气体分子数为0.2NA
12.设NA为阿伏加德罗常数的数值,下列叙述中正确的是( )
A. 2molSO3一定条件下充分分解得到的产物分子的数目为3NA
B. 一定量的无水乙醇与足量钠反应生成5.6LH2,则乙醇分子中共价键总数为4NA
C. 等物质的量的氯气分别与足量铁和铜完全反应,转移电子数均为2NA
D. 标准状况下22.4L空气中含有的单质分子数目小于NA
参考答案
【变式练习】
1.B【解析】①C2H4和C4H8的分子组成可以看作(CH2)2和(CH2)3,28gC2H4和C4H8的混合物中含有2mol“CH2”,一定含有6mol即6NA个原子,故①正确;②0℃、101kPa,22.4L即1molCl2通入足量的NaOH溶液充分反应,有NA个电子转移,故②错误;③常温下,pH=12的氢氧化钠溶液的体积未定,溶液中OH-数目无从确定,故③错误;④氢氧化铁胶粒是大量氢氧化铁分子的集合体,所以1L1.0mol/LFeCl3溶液全部水解制备氢氧化铁胶体,所得氢氧化铁胶体数目小于NA,故④错误;⑤T℃时,1LpH=6纯水中,含10-6NA个H+,故⑤正确;⑥常温下,1.7g即0.1molNH3和3.65g即0.1molHCl混合后,恰好生成离子化合物氯化铵,所以气体分子数为零,故⑥错误;⑦lmolSO2与足量O2在一定条件下反应生成SO3,发生可逆反应,所以转移电子数小于2NA,故⑦错误;⑧溶剂水含有氧原子,所以100克质量分数为46%的乙醇溶液中,含有的氧原子数目大于NA,故⑧错误;⑨标准状况下,HF是液体,22.4LHF中含有的分子数大于NA,故⑨错误。
2. C【解析】A.常温常压下,124 g P4的物质的量是1mol,由于白磷是正四面体结构,含有6个P-P键,因此其中所含P—P键数目为6NA,错误;B.铁离子在溶液中水解,所以100 mL 1mol·L−1FeCl3溶液中所含Fe3+的数目小于0.1NA,错误;C.甲烷和乙烯分子均含有4个氢原子,标准状况下,11.2 L甲烷和乙烯混合物的物质的量是0.5mol,其中含氢原子数目为2NA,正确;D.反应2SO2+O22SO3是可逆反应,因此密闭容器中,2 mol SO2和1 mol O2催化反应后分子总数大于2NA,错误。
【易错通关】
1.B 【解析】A. 碳酸钠属于强碱弱酸盐,溶于水时发生水解反应,因此1L 1mol/LNa2CO3溶液中,CO32-离子总数少于NA,故A错误;B. 1LpH=2 的新制氯水中,c(H+)=0.01mol/L,溶液中中含有一种阳离子——氢离子,阳离子总数为0.01NA,故B正确;C. 未告知是否为标准状况,无法计算4.48LCO2气体的物质的量,故C错误;D. 7.lg37Cl2的物质的量=<0.1mol,含有氯分子少于0.lNA,故D错误。
2.A 【解析】钠燃烧生成过氧化钠,钠元素化合价由0升高为+1,23g 钠在空气中充分燃烧,转移的电子数为NA,故A正确;1mol甲基中含有电子数为9 NA,故B错误;标准状况下HF是液体,故C错误;MnO2与稀盐酸不反应,50mL 12mol·L-1的盐酸与足量的MnO2共热,充分反应后,转移电子数小于0.3NA,故D错误。
3.C 【解析】因为存在NO2 N2O4可逆反应, 1molNO与0.5molO2充分反应后,生成NO2的量小于1mol,A错误;3.6g重水的量为0.18mol,1 mol重水含有的中子数为 (2-1)×2+(16-8) =10mol,所以0.18mol重水含有的中子数为1.8 NA,B错误;CH3COOH为弱电解质,部分发生电离,所以1L1mol·L-1的CH3COOH溶液中,所含溶质分子数小于NA,C正确;铜与过量的硫反应生成硫化亚铜,0.1 mol铜反应中转移电子数为0.1 NA,D错误。
4.C 【解析】A、的摩尔质量和含有的铜原子个数均为CuO的二倍,故CuO和的混合物可以看做由CuO构成,则和的混合物中含,则含个铜原子,故A不可选; B、与水发生H元素的归中反应,即NaBH4+2H2O=NaBO2+4H2↑则与水反应转移4mol电子即4NA 个,所以B选项不可选; C. pH=13的Ba(OH)2溶液中,没给体积无法计算含有OH-个数,故错误;D. 密闭容器中PCl3+Cl2= PCl5反应生成1molPCl5(g),增加2A个P-C1键是正确的,故D不可选。
5.D 【解析】A. HF的沸点是19.5℃,在标准状况下其为液体,无法根据气体摩尔体积的数据计算2.24 L HF的物质的量,A不正确; B. C2H6O可能是乙醇,也可能是二甲醚。 23gC2H6O的物质的量是0.5mol,0.5mol乙醚含C-H键数目为3NA,B不正确;C. 将1molCl2通入到水中,若氯气完全溶于水中,则2N(Cl2)+N(HClO)+N(Cl−)+N(ClO−)=2NA(N表示粒子数),C不正确;D. 8.0gCuO和8.0g Cu2S 均含有0.1mol Cu原子,所以8.0gCuO和Cu2S的混合物中含有铜原子的数目为0.1NA,D正确。
6.C 【解析】A.2.8 g环已烷的物质的量为=mol,含共价键数目为mol ×18 NA =0.6NA,故A错误;B.过氧化钠与水反应时,氧元素由-1价变为0价生成氧气,故当生成0.1mol氧气时转移0.2mol电子即0.2NA个,故B错误;C、Na2SO4和Na2HPO4的摩尔质量均为142g/mol,故142g混合物的物质的量为1mol,而且两者均含2个钠离子和1个阴离子,故1mol混合物中含离子共3NA个,故C正确;D、用惰性电极电解CuSO4溶液后,如果加入0.1mol Cu(OH)2能使溶液复原,则说明阳极上析出的是0.1mol氧气,阴极上析出的是0.1mol铜和0.1mol氢气,故转移0.4mol电子即0.4NA个,故D错误。
7.B 【解析】A.甲基是中性基团,每个甲基含有9个电子,1mol甲基中含有电子数为9NA,故A错误;B.常温下,pH=12的c(OH-)=0.01mol/L,则1LpH=12的Na2CO3溶液中含有的OH-离子数为0.01 NA,故B正确;C.NO和O2混合充分反应后,生成NO2,混合气体中存在2NO2N2O4,故C错误;D.50mL12mol·L-1盐酸和足量MnO2共热随反应的进行,浓度降低反应会停止,则转移的电子数小于0.3 NA,故D错误。
8.A 【解析】A. 10g质量分数为46%的乙醇溶液中,乙醇和溶剂水中均含有氢原子,氢原子的总数约为=1.2NA,A正确;B. 用惰性电极电解CuSO4溶液后,如果加入0.1molCu(OH)2能使溶液复原,根据氧原子守恒可知生成0.1mol氧气,则电路中转移电子的数目为0.4NA,B错误;C. 溶液温度未知,1L pH=13的NaOH溶液中氢氧根的浓度不一定是0.1mol/L,因此含有OH-的数目不一定为0.1 NA,C错误;D. 0.1molO2完全反应时,转移的电子数不一定为0.4NA,例如与钠反应生成过氧化钠时转移0.2mol电子,D错误。
9.D 【解析】A. 因不知道是否为标准状况,所以无法计算2.24LCH4的物质的量,当然也无法计算含有的C-H键数,A不正确;B. 将1mol Cl2通入水中,假如氯气全部溶于水中,因氯气与水发生的反应是可逆反应,根据氯原子守恒可得2N(Cl2)+N(HClO)+N(C1-)+N(ClO-)=2NA,B不正确;C. 1molCO2与足量的Na2O2充分反应后,固体质量增加28g、转移1mole-,故将CO2通过Na2O2使其增重ag时,反应中转移电子数为aNA/28,C不正确;D. 甲醛(HCHO)和冰醋酸的最简式都是CH2O,3.0g含甲醛(HCHO)的冰醋酸中含有0.1mol CH2O,故其原子总数为0.4NA,D正确。
10.A 【解析】A. 常温下,23gNO2的物质的量是0.5mol,虽然与N2O4之间存在平衡关系,但根据氧原子守恒可知含有NA个氧原子,A正确;B. 标准状况下,将22.4 LNO和11.2LO2混合后生成1molNO2,但由于存在平衡关系:2NO2N2O4,因此得到的NO2分子个数小于NA个,B错误;C. HF是弱电解质,存在电离平衡,因此常温常压下,1L0.1mol/LHF溶液中含有的氢离子个数小于0.1NA个,C错误;D. 0.1mol的羟基中含有电子的数目为0.9NA,D错误。
11.C 【解析】A. 一水合氨是弱电解质,所以1L 0.1 moI.L-1氨水中含有OH -数目小于0.1NA,故A错误;B. KIO3与HI溶液反应时.IO3-+ 5I-+6H+=3I2+3H2O,3I2~5e-,生成0.1molI2转移的电子数为0.5/3NA,故B错误;C. D2O和H218O的分子都含有10个中子,且它们的摩尔质量都是20g/mol,l0gD2O和l0gH218O的物质的量都是0.5mol,其中含有的中子数均为5NA,故C正确;D. 0.1molN2与0.3molH2通过高温高压催化剂,N2+3H22NH3,该反应是可逆反应,所以生成的气体分子数小于0.2NA,故D错误。
12.D 【解析】A.三氧化硫的分解反应是可逆反应,2molSO3一定条件下分解,不可能完全进行,得到的产物分子的数目少于3NA,故A错误;B. 未注明是否为标准状况,无法计算5.6LH2的物质的量,也就无法计算乙醇分子中共价键总数,故B错误;C. 氯气与铁和铜反应都生成-1价的氯离子,等物质的量的氯气分别与足量铁和铜完全反应,转移电子数相同,但未告知氯气的物质的量,因此无法计算转移的电子数,故C错误;D. 标准状况下22.4L空气的物质的量为1mol,含有的分子总数为NA,其中单质分子数目小于NA,故D正确。
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