高二物理阿伏伽德罗常数计算题(阿伏伽德罗定律对气体的定性分析)

我们肉眼能见到的物质,按照其性质,一般分为气体、液体和固体三大类。在液体或固体中,由于它们内部分子之间的距离一般小于原子的距离,因此,影响固体或液体的体积跟组成它们的元素的原子大小有关。例如:1mol铝的体积为10cm³,1mol水的体积为18cm³,1mol硫酸的体积为53.6cm³。

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换言之,虽然1mol任何物质所有的原子数或分子数的个数大约为6.02×10^23,但是,单位摩尔内,物质的体积是有所差异的,在气体中,物质的体积定量又尤为特殊。

对于气体而言,它们的分子之间的距离远远大于它们元素原子的体积,因此,影响气体的体积大小因素主要为分子之间的距离。当温度升高后,气体分子的热运动更加明显,此时1mol气体的体积会增大;当对气体的压强增大时,气体的体积被压缩了,那么1mol气体的体积就会减少。

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故而,在研究气体的体积时,通常会说标准状况下,其标准状况的定义为:当温度为0℃,压强为101KPa时的外部状况称之为标准状况。气体在标准状况下,1mol任何气体所占的体积都为22.4L(这是一个较为精确的实验数据,在此不作过多的说明)。

这里所说的气体,即包括一种物质的气体,也包括混合气体。在化学中,为了更好的研究气体的物理属性,通常引入了一个量,即气体的摩尔体积,其定义为:单位物质的量的气体所占的体积叫做气体的摩尔体积,公式为Vm=V/n。

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其中Vm为气体的摩尔体积,V为气体的体积,n为气体的摩尔质量,根据这个公式,可以推导出气体的摩尔质量与气体密度的关系,即M=ρ×Vm。利用这个公式,可以计算出气体的相对分子质量。

例如:在标准状况下,测得1.92g某气体的体积为572ml,依次计算出该气体的相对分子质量。分析,物质以克为单位时,其相对分子质量等于物质的摩尔质量,故而求出了摩尔质量就等于求出了该气体的相对分子质量。

在标准状况下,ρ=m/V,带入数值得出该气体的密度ρ=2.86(g/L),然后将所算出来的密度ρ带入到M=ρ×Vm中(注:标准状况下气体的摩尔体积为22.4L/mol),解得该气体的摩尔质量M=64.1(g/mol),因此该气体的相对分子质量为64.1。

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但是,很多情况下,气体的体积是很难计算出来的,所以对气体的定性分析也非常重要。意大利物理学家阿伏伽德罗在总结前人的基础上,得出了阿伏伽德罗定律,就在相同温度和压强下,相同体积的任何气体所含有的分子数相同,其物理表达式为:PV=nRT。

在上式中,P为压强,V为体积,n为物质的量,R为一个常数,由这个表达式可以推导出如下结论:

(1)同温同压下,气体的体积之比等于气体的物质的量之比,即T、P相同,V1/V2=n1/n2;

(2)同温同压下,气体的体积之比等于气体的相对分子质量反比(这个结论综合前面的板书看);

(3)同温同压下,气体的密度之比等于相对分子质量之比;

(4)体积相同、温度相同时,气体的压强之比等于气体的物质的量之比。

这四个结论在高考中属于常考点,希望家长朋友们或莘莘学子们记住哦!

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关键词:
定性分析

原标题:高二物理阿伏伽德罗常数计算题(阿伏伽德罗定律对气体的定性分析)