阿佛加德罗常数.docx
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阿佛加德罗常数
高考化学--阿佛加德罗常数
一、【知识提要】
一)、物质的量及相关概念
1、摩尔(mol):
表示物质的量的单位,每摩尔物质含有阿伏加德罗常数个微粒。
即:
n=N/NA。
2、阿伏加德罗常数(NA):
就是12g12C所含有的碳原子数,计算时一般采用近似值6.02×1023。
3、摩尔质量(M):
1摩尔物质所具有的质量叫做物质的摩尔质量,摩尔质量的单位是g/mol。
物质的量(n)、物质的质量(m)和物质的摩尔质量(M)之间的转换关系是m=Mn。
4、气体摩尔体积(Vm):
1摩尔气体所占有的体积叫做气体摩尔体积。
在标准状况下,1mol的任何气体所占的体积都约是22.4L,记作Vm=22.4L/mol。
气体摩尔体积在标准状况下与气体实际体积的关系是V=22.4n.。
常温常压下及其它非标准状况下,1摩尔气体的体积会发生变化。
5、物质的量浓度(c):
以1L溶液里所含溶质A的物质的量来表示的溶液组成的物理量,叫做溶质A的物质的量浓度,即:
c(A)=n(A)/V。
物质的量浓度的单位是mol/L。
二)、氧化还原反应及相关概念
1、氧化剂与还原剂:
价态降低元素对应的化合物是氧化剂,价态升高元素对应的化合物是还原剂。
2、被氧化与被还原:
氧化剂价态降低元素被还原,还原剂价态升高元素被氧化。
3、电子转移方向:
从化合价升高元素转移到化合价降低元素。
4、电子转移数目:
氧化还原反应中,元素化合价变化数目与元素变化原子个数乘积。
三)、相关定律
1、阿伏加德罗定律:
在相同温度和相同压强条件下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。
即:
同温同压条件下,同体积气体含有相同物质的量的分子。
也可以认为:
同温同压条件下,体积比等于物质的量之比。
2、质量守恒定律:
在化学反应中,参加反应前各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和。
3、定比定律:
定比定律也叫定组成定律,名称不同但内容基本上一样。
定组成定律是说化合物有固定的组成,定比定律则是说组成某一化合物的时候,各成分元素常依一定的质量比互相化合。
换句话说,各成分元素常依一定的物质的量之比互相化合。
这是物料守恒的依据。
【解题指导】
阿伏加德罗常数一直是高考的“热点”。
高考多年重现率几乎为100%。
试题以前20号元素组成的单质、氢化物、氧化物、分子、离子、有机物为载体,考查有关概念和考生思维品质,解题时一定要严格审题。
四)、正确辨析相关概念
1、物质微粒:
考查一定物质的量的物质中含有多少微粒(分子、原子、电子、质子、中子等)。
稀有气体He、Ne为单原子构成,Cl2、N2、O2、H2为双原子分子,题目往往故意混淆微粒种类。
H2的质子数为2,质量数为2;He的质子数为2,中子数为2,质量数为4,题目经常给质子数和中子数制造错觉,把原子序数当成相对原子质量,把相对原子质量当相对分子质量。
氢氧根中电子数的计算、重水中中子数的计算和硝酸铵中氮原子的计算常常考查重点。
比如:
“28克氮气所含的原子数为NA”,错,“标准状下,22.4升氯气中所含的氯原子数为2NA”,对;“1摩尔D2O所含质子数为12NA”,错,“1.7gNH2-所含电子数为NA个”,对。
2、概念嫁接:
“8gD2O所含电子数为10NA”将H2O的摩尔质量延用到D2O上,错。
“1L1mol/L的盐酸溶液中所含分子数为NA”盐酸中已不含有氯化氢分子,题目意指并不是水分子数,错。
五)、常见物质的状态
1、常见的气态单质:
H2、O2、Cl2、N2、F2。
2、常见的气态氢化物:
NH3、PH3、H2S、HF、HCl、HBr、HI、碳原子数少于4的烃。
水在常温常压下是液态,标准状态下已为固态;CCl4、苯、已烷、庚烯、辛炔等均为液体。
3、常见的气态氧化物:
CO、CO2、NO、NO2、SO2。
SO3熔点16.83℃,沸点(101.3kPa)44.8℃,在标准状况下为固态。
六)、气体摩尔体积与物质状态
1、只给体积不给状态不能用22.4L/mol进行计算。
如:
“产生11.2L氢气需要NA个钠钠原子与足量盐酸反应”,错。
2、非标准状况不能用22.4L/mol进行计算。
如:
“在25℃,压强为1.01×105帕时,11.2升氮气所含的分子数目为NA”,错。
3、在标准状况下给定的物质为液态或固态不能用22.4L/mol进行计算。
“标准状况下,1升辛烷完全燃烧后,所生成气态产物的分子数为NA”,“标准状况下,1升水所含分子数为1/22.4NA”,“在标准状况下,2.24L苯中含有0.6NA个碳原子”,“标准状况下,NA个SO3分子所占的体积约为22.4L”等说法均错。
4、“常温常压”总是干扰信息。
“在常温常压下,11.2升氯气含有的分子数为0.5NA”中,“常温常压”是非标准状况不能用22.4L/mol进行计算。
“在常温常压下,1molNe含有的原子数为NA”中,“常温常压”可以舍去。
5、“22.4L/mol”对应的是气态物质的分子数目,其它微粒依分子数换算。
“在标准状况,11.2升氢气所含的分子数目为NA”,错。
“标准状况下,11.2升二氧化氮中含有氧原子数为NA”,对。
七)、电子转移方向和数目特例
1、铜与硫反应:
加热条件下,铜在硫蒸气中燃烧,2Cu+S─→Cu2S,产物Cu2S中铜为+1价。
“铜与硫反应中1mol铜失去的电子数为2NA”,错。
2、过氧化钠和氯气的歧化反应:
过氧化钠在化学反应中一般作氧化剂,1摩尔过氧化钠转移2摩尔电子,但在与H2O、CO2及HCl等歧化反应中,1摩尔过氧化钠转移1摩尔电子。
“78克过氧化钠与二氧化碳反应产生11.2升气体,电子转移2NA”,错。
氯气在化学反应中一般作氧化剂,1摩尔氯气转移2摩尔电子,但在Cl2+2NaOH─→NaCl+NaClO+H2O的歧化反应中,1摩尔氯气转移NA个子。
而在3Cl2+6KOH─→5KCl+KClO3+3H2O的歧化反应中,3摩尔氯气中,5mol氯原子得到电子,1mol氯原子失去电子,转移5NA电子。
3、氯酸钾与盐酸反应:
KClO3+6HCl─→KCl+3Cl2+3H2O,反应中6摩尔盐酸只有5摩尔价态发生变化,有1摩尔盐酸氯元素的价态没有发生变化,生成了氯化钾,所以电子转移方向和数目是:
由盐酸中氯元素到氯酸钾中氯元素,电子转移5NA。
4、硝酸铵分解:
5NH4NO3─→4N2+2HNO3+9H2O,5molNH4NO3中,5molNH4+氮元素价态升高,3molNO3―价态降低,电子转移15NA。
“80g硝酸铵加热分解生成氮气、硝酸和水,电子转移3NA”,对。
八)、物质结构相关知识
1、过氧化钠与阴离子数目:
Na2O2中过氧根“”为一个整体,过氧化钠晶体中阳离子与阴离子数目之比应为2∶1。
2、白磷与化学键数目:
P4是正四面体结构,每摩尔P4分子中含有6摩尔P―P键。
3、石英晶体与共价键:
在石英晶体中,NA个硅原子与2NA个氧原子形成共价键。
4、乙醇分子与共价键:
在1molC2H5OH分子中,含有C―C共价键NA个,O―H共价键NA个,C―H共价键5NA个。
对于C5H12等烃类,不论原子如何排列,可快速确定在1molC5H12分子中,含有C―C共价键4NA个,C―H共价键12NA个,5NAC―H共价键。
九)、化学平衡相关知识
1、化学反应:
“标准状况下,11.2LNO和11.2LO2混合后,分子总数为NA”,没有考虑生成NO2的反应,错。
2、化学平衡:
“46g二氧化氮和46g四氧化二氮含有的分子数分别为为NA和NA/2”,没有考虑NO2和N2O4之间的化学平衡,错。
3、电离与水解:
弱电解质不能完全电离,“1L1mol/L醋酸溶液中离子总数为2NA”,“0.1mol/L的100mLH2SO3溶液中,含有的离子数约为0.03NA”,错。
由于盐的水解,“含106g碳酸钠的碳酸钠溶液中含NA个CO32―”错。
“在0℃、1.01×105帕时,纯水中[H+]=[OH―]=1×l0―7mol/L”中温度应改为24℃。
二、常见陷阱类型:
陷阱一:
温度和压强
22.4L/mol是在标准状况(0℃,1.01×105Pa)下的气体摩尔体积。
命题者有意在题目中设置非标准状况下的气体体积,让考生与22.4L/mol进行转换,从而误入陷阱。
1.常温常压下,11.2L氧气所含的原子数为NA
2.在25℃,压强为1.01×105Pa时,11.2L氮气所含的原子数目为NA
分析:
1.标准状况下,11.2L氧气为0.5mol,其所含原子数为NA。
而常温常压(25℃,1.01×105Pa)下,11.2L氧气物质的量小于0.5mol,其所含原子数必小于NA,故叙述错误。
2.本题叙述错误,分析方法同上。
陷阱二:
物质状态
22.4L/mol使用的对象是气体(包括混合气体)。
命题者常把一些容易忽视的液态或固态物质作为气体来命题,让考生落入陷阱。
1.标准状况下的22.4L辛烷完全燃烧,生成CO2分子数为8NA
2.标准状况下,11.2L四氯化碳所含分子数为0.5NA
3.标准状况下,1L水所含分子数为(1/22.4)NA
4.标准状况下,11.2LSO3中含1.5NA个氧原子
分析:
1、2、3题中的辛烷、四氯化碳、水在标准状况下均为液体,第4题中SO3在标准状况下为固体。
故以上4道题说法都不正确。
陷阱三:
物质变化
一些物质间的变化具有一定的隐蔽性,有时需要借助方程式分析才能挖掘出隐含的变化情况。
考生若不注意挖掘隐含变化往往会误入陷阱。
1.2.4g金属镁变为镁离子时失去的电子数为0.1NA
2.常温常压下,1molNO2气体与水反应生成NA个NO3-
3.62gNa2O溶于水后所得溶液中含有O2-离子数为NA
4.在铜与硫的反应中,1mol铜失去的电子数为2NA
分析:
1.2.4gMg其物质的量为0.1mol,据Mg-2e→Mg2+,可知2.4gMg变为Mg2+时失去的电子数为0.2NA,故叙述错误。
2.据化学方程式3NO2+H2O=2HNO3+NO可知,1molNO2气体与水反应生成(2/3)molNO3-离子,即为(2/3)NA个NO3-离子,故叙述错误。
3.Na2O溶于水后发生反应Na2O+H2O=2NaOH,所得溶液中不含有O2-离子,故叙述错误。
4.Cu与S反应的方程式为2Cu+S=Cu2S,Cu的化合价由零价升为+1价,2molCu失去2NA个电子转变为Cu+离子,则1molCu失去的电子数为NA,故叙述错误。
陷阱四:
单质组成
气体单质的组成除常见的双原子分子外,还有单原子分子(如Ne)、三原子分子(如O3)、四原子分子(如P4)等。
考生如不注意这点,极容易误入陷阱。
1.标准状况下,11.2L臭氧中含NA个氧原子
2.10g氖气所含原子数为NA
3.在同温同压时,相同体积的任何气体单质所含的原子数目相同
分析:
1.臭氧(O3)为三原子分子,n(O)=3n(O3)=1.5mol,即11.2LO3中含有1.5NA个氧原子,故叙述错误。
2.氖气(Ne)为单原子分子,10gNe为0.5mol,所含原子数为0.5molNA,故叙述错误。
3.因为组成气体单质的原子数目不同,故叙述错误。
若说成“在同温同压时,相同体积的任何气体单质所含的分子数目相同”则正确。
陷阱五:
粒子数目
粒子种类一般有分子、原子、离子、质子、中子、电子等。
1mol微粒的数目即为阿佛加德罗常数,由此可计算分子、原子、离子、质子、中子、电子等微粒的数目。
命题者往往通过NA与粒子数目的转换,巧设陷阱。
。
1.53g碳酸钠中含NA个CO32-
2.1.8g重水(D2O)中含NA个中子
3.1L1mol/L的盐酸溶液中,所含氯化氢分子数为NA
分析:
1.53gNa2CO3的物质的量为53g÷106g/mol=0.5mol,即53gNa2CO3中含0.5NA个CO32-,故叙述错误。
2.H、D、T互为氢元素的三种同位素,三种原子的中子数不同,质子数相同。
1.8gD2O物质的量为(1.8/20)mol,所含中子数为0.9NA,故叙述错误。
3.盐酸溶液中无HCI分子,因HCI分子在水分子作用下全部电离成H+和CI-,故叙述错误。
三、高考真题回顾
1.(12海南卷)设NA为阿伏加德罗常数,下列说法正确的是()
A.标准状况下,5.6L四氯化碳含有的分子数为0.25NA
B.标准状况下,14g氮气含有的核外电子数为5NA
C.标准状况下,22.4L任意比的氢气和氯气的混合气体中含有的分子总数均为NA
D.标准状况下,铝跟氢氧化钠溶液反应生成1mol氢气时,转移的电子数为NA
解析:
选项A中CCl4在标准状况下为液体,所以其物质的量时不能用n=V/22.4计算,选项B中n(N2)=0.5mol,1molN2中含有14mol电子,所以0.5molN2含有7NA;选项C中在标准状况下,22.4L的气体为1mol,不管是混合气体还是纯净的气体,所含的分子数均为NA;选项D中生成1molH2,转移的电子数必定为2NA。
答案:
C。
2.(12广东卷)设阿伏加德罗常数(NA)的数值为nA,下列说法正确的是()
A.1molCl2与足量Fe反应,转移的电子数为3nA
B.1.5molNO2与足量H2O反应,转移的电子数为nA
C.常温常压下,46g的NO2和N2O4混合气体含有的原子数为3nA
D.0.10molFe粉与足量水蒸气反应生成的H2分子数为0.10nA
解析:
Fe过量可使Fe3+还原为Fe2+,A错误。
3NO2+H2O==2HNO3+NO,易知B正确。
C中,可把N2O4看作2NO2,则有1moLNO2,所以有3mol原子;也可以用极端方法,看作全部NO2或全部N2O4考虑,也可得出结果。
3Fe+4H2O===Fe3O4+4H2↑,由方程可知D错误。
答案:
B、C
3.(12江苏卷)用NA表示阿伏加德罗常数的值。
下列叙述正确的是()
A.常温常压下的33.6L氯气与27g铝充分反应,转移电子数为3NA
B.标准状况下,22.4L己烷中共价键数目为19NA
C.由CO2和O2组成的混合物中共有NA个分子,其中的氧原子数为2NA
D.1L浓度为1mol·L-1的Na2CO3溶液中含有NA个CO32-
解析:
选项A中n(Al)=1mol,Cl2的物质的量不能确定,当Cl2的物质的量小于1.5mol时,转移的电子数小于3NA,当Cl2的物质的量等于或大于1.5mol时,转移的电子数为1.5mol;己烷在标准状况下为液体,所以其物质的量不能用n=来确定;选项C中含有NA个分子的CO2和O2,其物质的量为1mol,而不管是CO2还是O21mol中均含有2mol的O,NA个CO2和O2的混合气体所含的O数为1mol;选项D中CO32-为弱酸根离子,水解后使得CO32-的物质的量小于1mol,CO32-的个数小于NA。
答案:
C。
4.(12山东卷)NA代表阿伏加德罗常数,下列叙述错误的是()
A.10mL质量分数为98%的H2SO4,用水稀释至100mL,H2SO4的质量分数为9.8%
B.在H2O2+Cl2=2HCl+O2反应中,每生成32g氧气,则转移2NA个电子
C.标准状况下,分子数为NA的CO、C2H4混合气体体积约为22.4L,质量为28g
D.一定温度下,1L0.50mol·L-1NH4Cl溶液与2L0.25mol·L-1NH4Cl溶液含NH+4物质的量不同
解析:
选项A中根据稀释前后溶质的质量不变得:
10mL×ρ(前)×98%=100mL×ρ(后)×ω(后),所以ω(后)=,由于反应前后溶液的密度不能确定,所以其质量分数也不能确定;选项B中n(O2)=1mol,O元素的化合价从-1价变为0价,所以每个O原子失去1个电子,故反应中转移的电子数为2NA;选项C中分子数为NA的CO和C2H4其物质的量为1mol,则在标准状况下所占的体积为22.4L,由于它们的摩尔质量都是28g·mol-1,即平均摩尔质量也为28g·mol-1,所以其质量为28g;选项D中由于NH4++H2O
NH3·H2O+OH-,浓度越小,水解程度越大,所以溶液中所含NH4+的物质的量不同。
答案:
A。
5.(12四川卷)下列说法不正确的是()
A.1mol氧气含有12.04×1023个氧原子,在标准状况下占有体积22.4L
B.1mol臭氧和1.5mol氧气含有相同的氧原子数
C.等体积、浓度均为1mol/L的磷酸和盐酸,电离出来的氢离子数之比为3∶1
D.等物质的量的干冰和葡萄糖中所含碳原子数之比为1∶6,氧原子数之比为1∶3
解析:
选项C中H3PO4为中强酸,只能部分电离,而盐酸为强酸,完全电离,所以两种溶液中的H+数之比小于3∶1。
答案:
C。
6.(12上海卷)设NA为阿伏加德罗常数,下列说法正确的是()
A.23gNa在氧气中完全燃烧失电子数为0.5NA
B.1L2mol·L-1的MgCl2溶液中含Mg2+数为2NA
C.标准状况下,11.2LSO3所含分子数为0.5NA
D.室温下,8g甲烷含有共价键数为2NA
解析:
选项A中n(Na)=1mol,转移的电子数为NA;选项B中n(MgCl2)=2mol,但Mg2+部分水解,所以溶液中含Mg2+数小于2NA;选项C中SO3在标准状况下为液体。
答案:
D
7.(07江苏卷)阿伏加德罗常数约为6.02×1023mol-1,下列叙述正确的是
A.2.24LCO2中含有的原子数为0.3×6.02×1023
B.0.1L3mol·L-1的NH4NO3溶液中含有的NH4+数目为0.3×6.02×1023
C.5.6g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3×6.02×1023
D.4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键数目为0.3×6.02×1023
解析:
选项A未指明温度与压强。
选项B未考虑NH4+的水解。
选项C铁存在+2和+3两种常见价态。
答案:
D
8.(07上海卷)设NA为阿伏加德罗常数,下列叙述中正确的是
A.常温下11.2L的甲烷气体含有甲烷分子数为0.5NA个
B.14g乙烯和丙烯的混合物中总原子数为3NA个
C.0.1mol/L的氢氧化钠溶液中含钠离子数为0.1NA个
D.5.6g铁与足量的稀硫酸反应失去电子数为0.3NA个
解析:
选项A注意是常温下测定的气体体积。
选项C离子的物质的量与物质的浓度概念需清析,缺溶液的体积。
选项D铁遇非氧化性酸时,化合价升高到+2价。
答案:
B
9.(07四川卷)用NA代表阿伏加德罗常数,下列说法正确的是
A.标准状况下,22.4LCHCl3中含有的氯原子数目为3NA
B.7gCnH2n中含有的氢原子数目为NA
C.18gD2O中含有的质子数目为10NA
D.1L0.5mol/LNa2CO3溶液中含有的CO32-数目为0.5NA
解析:
选项A标准状况下CHCl3为液态,选项C质子数目为:
18/20*10;选项DCO32-要水解。
答案:
B
四、强化闯关1
练习:
设NA为阿伏加德罗常数,下列叙述中正确的是()
1.标准状况下22.4LN2含共用电子对数为NA
2.常温常压下1molH2含共价键个数为NA
3.1molCH3CH2CH(CH3)2所含甲基个数为2NA
4.46g二氧化氮和46g四氧化二氮含有的原子数均为3NA
5.22.4L氖气中所含氖原子数为NA
6.1.6gNH2-离子中所含电子数为NA
7.1.8g铵离子所含的电子数为1.1NA
8.1mol白磷分子中所含共价键数为4NA
9.在电解食盐水的实验中,测得电解后溶液的pH为14,又知电解后溶液总体积为1L,则阴极析出的气体的分子数为0.5NA
10.0.1molNa2O2与CO2反应放出0.1molO2
11.0.012kg12C中所含有12C的数目为NA
12.标准状况下,17g氨气的体积恰好是22.4L
13.2g重氢气(D2),在标准状况所含原子个数为2NA
14.常温、常压下,32g氧气与34g硫化氢分子数之比为1∶1
15.标准状况下,22.4L乙醇完全燃烧后生成CO2的分子数为2NA
16.常温下,27g金属铝与足量的稀硫酸反应,生成H2的体积约为33.6L
17.标准状况下,2.24LNH3和CH4混合气体所含电子数目为2NA
18.1LpH=1的水溶液中含有氢离子数为NA
19.0.1molNa与O2在一定条件下反应生成Na2O和Na2O2混和物时,失去的电子数为0.1NA
20.标准状况下,44.8LSO2与22.4LO2在催化剂作用下反应,一定生成2NA个SO3
21.1mol金属钠与水反应,失去NA个电子
22.标准状况下,aLCH4和aLC6H14中所含分子数均为aNA/22.4
23.在20℃,1.01×105Pa时,2.8gC2H4和CO的混合气体,含气体分子数小于0.1NA
24.标准状况下,22.4L甲烷和乙烯的混合气体所含的分子数为NA
25.0.3molNO2溶于水,转移电子数为0.1NA
26.500mLl.0mol/L的乙酸溶液中含有的H+数为0.5NA
27.常温常压下,1moL水中含有NA个H+和NA个OH-
28.64g的铜发生氧化还原反应,一定失去2NA个电子
29.84gNaHC03晶体中含有NA个CO32-
参考答案:
2、4、6、9、11、14、19、24
【例】下列说法正确的是(NA表示阿伏加德罗常数)()
⑴常温常压下,1mol氮气含有NA个氮分子
⑵标准状况下,以任意比例混合的甲烷和丙烷混合气体22.4L,所含的气体的分子数约为NA个
⑶标准状况下,22.4LNO和11.2L氧气混合,气体的分子总数约为1.5NA个
⑷将NO2和N2O4分子共NA个降温至标准状况下,其体积为22.4L
⑸常温下,18g重水所含中子数为10NA个
⑹常温常压下,1mol氦气含有的核外电子数为4NA
⑺常温常压下,任何金属和酸反应,若生成2g氢气,则有2NA电子发生转移
⑻标准状况下,1L辛烷完全燃烧后,所生成气态产物的分子数为
⑼31g白磷分子中,含有的共价单键数目是NA个
⑽1L1mol?
L-1的氯化铁溶液中铁离子的数目为NA
(11)1摩醋酸的质量与N个醋酸分子的质量相等
强化闯关2:
1.设阿佛加德罗常数为NA,标准状况下某种O2和N2的混合气体m克含有b个分子,则n克该混合气体在相同状况下所占的体积(L)应是(98上海)
A
B
C
D
2.在一个密闭容器中盛有11gX气体(X的摩尔质量为44g·mol-1)时,压强为1×104Pa。
如果在相同温度下,把更多的气体X充入容器,使容器内压强增至5×104Pa,这时容器内气体X的分子数约为(00春季)A.3.3×1025B.3.3×1024C.7.5×1023D.7.5×1022
3.下列各组中,两种气体的分子数一定相等的是
A温度相同、体积相同的O2和N2B质量不等、密度不等的N2和C2H4
C体积相等、密度相等的CO和C2H4D压力相同、体积相同的N2和O2
4.氯的原子序数为17,35Cl是氯的一种同位素,下列说法正确的是
A.35Cl原子所含质子数为18
B.1/18mol的1H35Cl分子所含中子数约为6.02×1023
C.3.5g的35Cl2气体的体积为2.24L
D.氯气的摩尔质量为70g/mol
5.NA代表阿伏加德罗常数,以下说法正确的是(02春季)
A.氯化氢气体的摩尔质量等于NA个氯气分子和NA个氢分子的质量之和
B.常温常压下1molNO2气体与水反应生成NA个NO3-离子
C.121gCCl2F2所含的氯原子数为2NA
D.62gNa2O溶于水后所得溶液中含有O2-离子数为NA
6.以NA表示阿佛加德罗常数,下列说法中正确的是(03上海)A.53g