气体摩尔体积与温度和压强的关系

生活小百事通 2024年05月17日 阅读 (66)

以下是文字版。

气体摩尔体积与温度和压强的关系(1)

同学们好,Five课堂欢迎您,我们今天学习的内容是气体摩尔体积。

气体摩尔体积与温度和压强的关系(2)

本节课主要有以下三个内容,分别是基本概念,阿伏加德罗定律及其推论,气体相对分子质量的计算。我们首先进入第一部分,基本概念。

气体摩尔体积与温度和压强的关系(3)

(1)决定物质体积的因素

决定物体体积大小主要有以下三个因素:粒子数、粒子大小和粒子之间的距离。

对于固体或液体,由于粒子间的距离很小,因此当物质的量一定时,也就是粒子数一定时,决定其体积大小的主要因素是粒子的大小。

对于气体而言,由于气体分子间平均距离比分子直径大得多,因此当物质的量一定时,也就是粒子数一定时,决定气体体积大小的主要因素是粒子间平均距离的大小。

气体摩尔体积与温度和压强的关系(4)

影响气体分子间平均距离大小的因素:温度和压强。

对于具有相同粒子数的气体而言,当压强一定时,温度越高,分子间平均距离越大,体积越大;相反,若温度降低,分子间平均距离变小,体积变小。

当温度一定时,压强越大,分子间平均距离越小,体积越小。同样,若压强降低,分子间平均距离变大,体积增大。

而当温度和压强都固定时,气体分子间的平均距离恒定,所以若气体的粒子数相同,则其体积也相同。

气体摩尔体积与温度和压强的关系(5)

(2)气体摩尔体积

定义:单位物质的量的气体所占体积叫做气体摩尔体积。

符号:Vm

单位:升每摩 或 立方米每摩

公式:气体摩尔体积=气体体积/物质的量

由此我们也可以推出:物质的量=气体体积/气体摩尔体积;气体体积=气体摩尔体积×物质的量

气体摩尔体积与温度和压强的关系(6)

气体摩尔体积大小只取决于气体所处的温度和压强。

在标准状况下,气体摩尔体积为22.4 L/mol;而在常温常压下,气体摩尔体积则为24.5 L/mol

气体摩尔体积与温度和压强的关系(7)

注意:①气体摩尔体积只适用于气态物质,不适用于固体和液体。所以我们在做题的时候要特别注意一些常见的物质,例如水、四氯化碳、三氧化硫、乙醇等物质在标况下并非以气体的形式而存在,因此,在标况下气体摩尔体积并不适用于这些物体。

②气体摩尔体积适用于任何气态物质,可以为纯净物,也可以为混合物。

③气体摩尔体积只与温度和压强有关,随温度和压强的变化而改变,压强保持不变的情况下,随温度升高而升高,降低而降低;温度保持不变的情况下,随压强的升高而降低,降低而升高。

气体摩尔体积与温度和压强的关系(8)

④标况下任何气体的气体摩尔体积(Vm)都是22.4 L/mol,但不能说Vm=22.4 L/mol时就一定是在标况下,例如当温度高于0 ℃,但压力大于101 kPa时Vm也有可能是22.4 L/mol。

⑤温度和压强只对气体的体积有影响,而不会改变气体的质量、物质的量、粒子数。

气体摩尔体积与温度和压强的关系(9)

接下来进入第二部分,阿伏加德罗定律及其推论。

气体摩尔体积与温度和压强的关系(10)

(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粒子。

可以表述为:两种不同的气体若温度(T)、压强(p)、体积(V)均相同,则两种气体的粒子数相同(N1=N2),或两种气体的物质的量相同(n1=n2)。

气体摩尔体积与温度和压强的关系(11)

(2)阿伏加德罗定律的推论

同温同压下,气体体积之比等于其物质的量之比,也就是/=/

同温同体积下,气体的压强之比等于其物质的量之比,也就是/=/

同温同压下,相同体积的任何气体的质量之比等于其摩尔质量之比,即/=/

同温同压下,气体的密度之比等于其摩尔质量之比,也就是/=/

气体摩尔体积与温度和压强的关系(12)

(3)注意

阿伏伽德罗定律适用于任何状态下的任何气体。

阿伏伽德罗定律可以概括为“四同”,即同温、同压、同体积、同粒子数。

“三同定一同”,说的是若“四同”中的有任意三个相同,那么第四个也一定相同。

“二同定比例”,是指若“四同”中只有两个相同,那么另外两个一定成比例。

相同物质的量的气体在相同温度时的体积与压强成反比,在相同压强时体积与热力学温度成正比。

阿伏伽德罗定律及其推论可由理想气体状态方程pV=nRT推导得出。

气体摩尔体积与温度和压强的关系(13)

接下来进入第三部分,气体相对分子质量的计算。

气体摩尔体积与温度和压强的关系(14)

(1)气体摩尔质量的计算

定义:摩尔质量=质量/物质的量

若我们已知粒子数和质量,经过推导,可得到:摩尔质量=(阿伏伽德罗常数×质量)/粒子数。

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