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必修一 第一章 第二節 第二部分 氣體摩爾體積
1. 基本概念
1.1. （1）決定物質體積的因素
1.1.1. 粒子數
1.1.2. 粒子大小
- 對於固體或液體，由於粒子間的距離很小，因此當物質的量一定時，決定其體積大小的主要因素是粒子的大小
- 粒子之間的距離
- 對於氣體，由於氣體分子間平均距離比分子直徑大得多，因此當物質的量一定時，決定氣體體積大小的主要因素是粒子間平均距離的大小。
- 影響氣體分子間平均距離大小的因素
• 溫度
• 對於具有相同粒子數的氣體而言，當壓強一定時
• 溫度越高，分子間平均距離越大，體積越大；
• 溫度越低，分子間平均距離變小，體積變小。
• 壓強
• 對於具有相同粒子數的氣體而言，當溫度一定時
• 壓強越大，分子間平均距離越小，體積越小
• 壓強降低，分子間平均距離變大，體積增大。
1.2. （2）氣體摩爾體積
定義
- 單位物質的量的氣體所佔體積叫做氣體摩爾體積。
- 符號
- Vm
- 單位
- 升每摩L/mol 或 立方米每摩m3/mol
- 公式
- 氣體摩爾體積=氣體體積/物質的量 Vm=V/n
• 可以推出：物質的量=氣體體積/氣體摩爾體積n=V/Vm；氣體體積=氣體摩爾體積×物質的量V=Vm×n
只取決於氣體所處的溫度和壓強。
- 在標準狀況(0 ℃, 101 kPa)下，氣體摩爾體積為22.4 L/mol
- 在常溫常壓(25 ℃, 101 kPa)下，氣體摩爾體積為24.5 L/mol
- 注意
- 只適用於氣態物質，不適用於固體和液體。
• 注意例如水、四氯化碳、三氧化硫、乙醇等物質在標況下並非以氣體的形式而存在
- 氣體摩爾體積適用於任何氣態物質，可以為純淨物，也可以為混合物。
- 氣體摩爾體積只與溫度和壓強有關，隨溫度和壓強的變化而改變，壓強保持不變的情況下，隨溫度升高而升高，降低而降低；溫度保持不變的情況下，隨壓強的升高而降低，降低而升高。
- 標況下任何氣體的氣體摩爾體積(Vm)都是22.4 L/mol，但不能說Vm=22.4 L/mol時就一定是在標況下，例如當溫度高於0 ℃，但壓力大於101 kPa時Vm也有可能是22.4L/mol。
- 溫度和壓強只對氣體的體積有影響，而不會改變氣體的質量、物質的量、粒子數。
- 阿伏加德羅定律及其推論
- （1）阿伏加德羅定律
- 定義
- 在相同的溫度和壓強下，相同體積的任何氣體都含有相同數目的粒子。
• 兩種不同的氣體若溫度(T)、壓強(p)、體積(V)均相同，則兩種氣體的粒子數相同（N1=N2），或兩種氣體的物質的量相同（n1=n2）。
2.2. （2）阿伏加德羅定律的推論
2.2.1. 同溫同壓下，氣體體積之比等於其物質的量之比，也就是/=/
2.2.2. 同溫同體積下，氣體的壓強之比等於其物質的量之比，也就是/=/
2.2.3. 同溫同壓下，相同體積的任何氣體的質量之比等於其摩爾質量之比，即/=/
2.2.4. 同溫同壓下，氣體的密度之比等於其摩爾質量之比，也就是/=/
2.3. （3）注意
2.3.1. 適用於任何狀態下的任何氣體。
2.3.2. “四同”，即同溫、同壓、同體積、同粒子數。
2.3.3. “三同定一同”，若“四同”中的有任意三個相同，那麼第四個也一定相同。
2.3.4. “二同定比例”，若“四同”中只有兩個相同，那麼另外兩個一定成比例。
2.3.5. 相同物質的量的氣體在相同溫度時的體積與壓強成反比，在相同壓強時體積與熱力學溫度成正比。
2.3.6. 阿伏伽德羅定律及其推論可由理想氣體狀態方程pV=nRT推導得出。
3. 氣體相對分子質量的計算
（1）氣體摩爾質量的計算
- 定義
• 摩爾質量=質量/物質的量，M=m/n
- 若我們已知粒子數和質量，經過推導，可得到摩爾質量=（阿伏伽德羅常數×質量）/粒子數，即M=(NA×m)/N。
- 在標況下，若知道氣體的密度，也可以根據公式推導出：摩爾質量=密度×22.4 L/moL。
- 氣、固、液態通用
- （2）平均相對分子質量
- 混合物的平均相對分子質量=混合物的總質量/混合物的總物質的量
- 若已知混合物中各組分的相對分子質量和物質的量分數，則混合物的平均相對分子質量等於各組分的相對分子質量與其物質的量分數乘積之和，即M ̅=M1φ1+M2φ2+M3φ3+⋯，對於氣體而言，φ1、φ2、φ3…可以是各組分的物質的量分數，也可以為組分所佔的體積分數。
- 這兩個公式同樣適用於固體和液體。
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