气体摩尔体积的定义及公式

文/陈宇航

气体摩尔体积的定义及公式

一、气体摩尔体积的定义及公式

1、定义:单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积,符号为$V_{\rm m}$

2、常用单位:L/mol(或L·mol$^{-1}$)和m$^3$/mol(或m$^3$·mol$^{-1}$)

3、公式:气体摩尔体积=$\displaystyle{}\frac{气体所占的体积}{气体的物质的量}$,即$V_{\rm m}=\displaystyle{}\frac{V}{n}$。

4、在标准状况(0 ℃、101 kPa)下,气体摩尔体积($V_{\rm m}$)约为22.4 L·mol$^{-1}$

5、利用气体摩尔体积进行化学计算时,必须注意下列几个问题:

(1)气体摩尔体积的数值不是固定不变的,它取决于气体所处的温度和压强。22.4 L是1 mol任何气体在标准状况下的体积,因此在非标准状况时不能随意使用22.4 L·mol$^{-1}$。但在非标准状况下的$V_{\rm m}$也可能是22.4 L·mol$^{-1}$(比如温度高于0 ℃,压强大于101 kPa)。

(2)只适用于气态物质,对于固态物质和液态物质是不适用的。

(3)此处所指的“气体”,可以是纯净物,也可以是混合物。如标准状况下,1 mol氢气和氧气的混合气体,所占的体积约为22.4 L。

6、阿伏加德罗定律及其推论

(1)阿伏加德罗定律

定义:在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子数。

适用范围:任何气体,包括单一气体,也包括混合气体,但不适用于非气体物质。

(2)阿伏加德罗定律的推论

推论公式
同温同压下,两气体的体积之比等于其物质的量之比,等于其分子数之比$\displaystyle{}\frac{V_1}{V_2}=\frac{n_1}{n_2}=\frac{N_1}{N_2}$
同温同压下,两气体的密度之比等于其摩尔质量之比$\displaystyle{}\frac{ρ_1}{ρ_2}=\frac{M_1}{M_2}$
同温同体积下,两气体的压强之比等于其物质的量之比,等于其分子数之比$\displaystyle{}\frac{p_1}{p_2}=\frac{n_1}{n_2}=\frac{N_1}{N_2}$
同温同分子数(或等物质的量)下,两气体的压强与其体积成反比$\displaystyle{}\frac{p_1}{p_2}=\frac{V_2}{V_1}$

二、气体摩尔体积的相关例题

下列关于气体摩尔体积的说法中正确的是___

A.标准状况下,1 mol $\ce{H2O}$的体积是22.4 L

B.22 g $\ce{CO2}$的物质的量是0.5 mol,其体积为11.2 L

C.只有标准状况下的气体摩尔体积是22.4 L·mol$^{-1}$,其他条件下一定不是该值

D.标准状况下,1摩尔任何气体的体积都约是22.4 L

答案:D

解析:标准状况下,水是非气态,1 mol $\ce{H2O}$的体积远远小于22.4 L,A错误;没有指明气体所处的温度与压强,不能确定$\ce{CO2}$的体积,B错误;对于气体来说,温度升高,体积增大,压强增大,体积缩小,如在273 ℃、202 kPa时,气体摩尔体积也是22.4 L·mol$^{-1}$,C错误;标准状况下,1 mol任何气体的体积都约为22.4 L,D正确。