阿伏加德罗定律及其推论

阿伏加德罗定律是指同温同压下,相同体积的任何气体含有相同的分子数。这个定律是由意大利物理学家阿伏加德罗于年提出的,他认为气体分子间的距离远大于分子本身的大小,所以气体的体积主要取决于分子数目,而与分子的种类无关。

利用阿伏加德罗定律,我们可以做出以下几个重要的推论:

同温同压下,气体的体积之比等于物质的量之比,也等于分子数之比。即:V1/V2=n1/n2=N1/N2

同温同体积的气体,压强之比等于物质的量之比,也等于分子数之比。即:P1/P2=n1/n2=N1/N2

同温同压下,同体积的任何气体的质量比等于它们的相对分子质量之比。即:m1/m2=M1/M2

同温同压下,任何气体的密度与它的相对分子质量成正比。即:ρ∝M

这些推论都可以由理想气体状态方程及其变形推出(压强、体积、绝对温度、物质的量、气体常数、密度)。

阿伏加德罗定律及其推论对于理解和计算气体的性质和反应有重要的意义。例如,我们可以根据阿伏加德罗定律计算出标准状态下(0℃,.3kPa)一摩尔气体(6.02×10^23个分子)所占的体积,约为22.4L?。我们也可以根据阿伏加德罗定律推论计算出不同气体之间的摩尔质量、密度、浓度等参数。

下面我们来看一个例题:

已知标准状态下(0℃,.3kPa),一升空气中含有0.21g氧气和0.79g氮气,求空气中氧气和氮气的摩尔分数。

解:根据阿伏加德罗定律推论,同温同压下,同体积的任何气体的质量比等于它们的相对分子质量之比。所以:

mO2/mN2=MO2/MN2

0.21/0.79=32/28

解得:MO2=0.21×28/0.79=7.5g/mol

MN2=0.79×32/0.21=g/mol

摩尔分数是指组成混合物各组分物质的量与混合物总物质的量之比。所以:

nO2/n=(mO2/MO2)/(mO2/MO2+mN2/MN2)

=(0.21/7.5)/(0.21/7.5+0.79/)

=0.21×/(0.21×+0.79×7.5)

=25.2

空气中氮气的摩尔分数是指空气中氮气的物质的量与空气的总物质的量之比。根据上面的计算,我们已经知道了空气中氧气的摩尔分数是25.2/,那么空气中氮气的摩尔分数就是-25.2=74.8/。也就是说,空气中每个分子中有74.8个是氮气分子,25.2个是氧气分子。这样,我们就可以用阿伏加德罗定律推论求出空气中不同组分的摩尔分数。




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