阿伏加德羅定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用

摘? 要：在原高中化學(xué)課本中，物質(zhì)的量作為一章進(jìn)行講述，而在新課標(biāo)高中化學(xué)課本必修一中，作為一節(jié)進(jìn)行描述，只簡(jiǎn)單地把物質(zhì)的量、氣體摩爾體積、物質(zhì)的量深度進(jìn)行描述、講解，可以說講述最簡(jiǎn)單的是氣體摩爾體積。如果學(xué)生提出“氣體摩爾體積與處界條件的關(guān)系是什么？如何理解外界條件對(duì)于氣體的影響？”，我們是不是也應(yīng)該像原課本中把所輔助講的“阿伏加德羅常數(shù)定律及其概論”介紹給學(xué)生呢？下面，筆者將淺談阿伏加德羅定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：物質(zhì)的量;阿伏加德羅定律;簡(jiǎn)單應(yīng)用

物質(zhì)的量是國際單位制中的基本物理量之一，為我們?cè)诨瘜W(xué)中常用來衡量微觀世界的粒子與宏觀世界的物質(zhì)間的關(guān)系。在原高中化學(xué)課本中，物質(zhì)的量作為一章進(jìn)行講述。在原高中化學(xué)課本第一冊(cè)第三章第二節(jié)中，對(duì)氣體摩爾體積不僅僅是簡(jiǎn)單提出對(duì)氣體體積的影響因素，主要是粒子的數(shù)目，還在此說明了標(biāo)準(zhǔn)狀況下，任何氣體摩爾體積都為22.4L/mol。那么僅僅是這以簡(jiǎn)單的說明氣體與外界條件的關(guān)系，是不是太簡(jiǎn)單了？如果學(xué)生提出“氣體摩爾體積與處界條件的關(guān)系是什么？如何理解外界條件對(duì)于氣體的影響？”，我們是不是也應(yīng)該像原課本中把所輔助講的“阿伏加德羅常數(shù)定律及其概論”介紹給學(xué)生呢？使學(xué)生能夠更好地理解“氣體摩爾體積”這一概念呢？

一、阿伏加德羅定律

“在相同的溫度、壓強(qiáng)下，相同體積的任何氣體都會(huì)有相同數(shù)目的分子”。這是意大利科學(xué)家阿伏加德羅提出的，當(dāng)仁不讓如此命名。在該定律中有“四同”：同溫、同壓、同體積、同物質(zhì)的量，那么這么講解，更讓學(xué)生能夠把氣體的體積和氣體物質(zhì)的量充分聯(lián)系起來。

例1.在同溫同壓下，CO2和N2的體積比為1：4，那么CO2和N2質(zhì)量比為多少？

解：由V1/V2=n1/n2有：

m1/m2=（M1n1）/（M2n2）=（M1/M2）（n1/n2）=（M1/M2）（V1/V2）=（44/28）（1/4）=11/28即：

m（CO2）：m（N2）=11：28

二、阿伏加德羅定律

我們?cè)谙驅(qū)W生講完阿伏加德羅定律后，可以引導(dǎo)學(xué)生把阿伏加德羅定律推論中常用的公式推導(dǎo)出來。

1.同溫同壓下：n1/n2=V1/V2，即同溫同壓下，氣體的物質(zhì)的量與其體積成反比。

2.同溫同體積下：n1/n2=P1/P2，即同溫同體積的氣體，其物質(zhì)的量與壓強(qiáng)成正比。

3.同壓同物質(zhì)的量下：V1/V2=T1/T2，即等物質(zhì)的量的氣體，在壓強(qiáng)相同的條件下，體積與溫度成正比。

4.同溫同物質(zhì)的量下：P1/P2=V2/V1，即等物質(zhì)的量的氣體，在溫度相同的條件下，壓強(qiáng)與體積成反比。

5.同溫同壓下：ρ1/ρ2=M1/M2，即同溫同壓下，氣體的密度與其摩爾質(zhì)量成正比。

6.同溫同壓同體積下：M1/M2=m1/m2，即同溫同壓下，體積相同的氣體，其摩爾質(zhì)量與質(zhì)量成正比。

7.同溫同壓同質(zhì)量下：M1/M2=V2/V1，即同溫同壓下，等質(zhì)量的氣體，其摩爾質(zhì)量與體積成反比。

例2.在同溫同壓下，某一體積的燒瓶?jī)?nèi)裝滿N2質(zhì)量為128g，裝滿O2質(zhì)量為132g，那么如裝滿CO2，總質(zhì)量為多少？

解：由同溫同壓下，V1/V2=n1/n2，在同一燒瓶中，為V1=V2，則n1=n2，設(shè)燒瓶?jī)?nèi)裝氣體的物質(zhì)的量為xmol，燒瓶質(zhì)量為yg，有：

28x+y=128

32x+y=132

解得：x=1，y=100，即：m（CO2）=44g/mol×1mol=44g

總質(zhì)量為：44g+100g=144g

例3.在同溫同壓下，CO2與N2的混合氣體的平均密度是H2的1.5倍，那么CO2與N2的質(zhì)量比為多少？

解：在同溫同壓下，ρ1/ρ2=M1/M2，有：M平=15×2=30.

即M平=m總/n總=[n（CO2）M（CO2）+n（N2）M（N2）]/[n（CO2）+n（N2）]=30g/mol.

則：n（CO2）：n（N2）=1：7

m（CO2）：m（N2）=[n（CO2）M（CO2）]：[n（N2）M（N2）]

=[n（CO2）：n（N2）][M（CO2）：M（N2）]

=（1/7）（44/28）=11：49.

三、阿伏加德羅定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用

對(duì)于阿伏加德羅定律的七個(gè)推論，我們很難記憶，在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)，要想辦法會(huì)運(yùn)用推論。所以我們要引用克拉伯龍方程，即：PV=nRT，其中R為常數(shù)，不需我們記憶，這個(gè)公式中四個(gè)物理量相互轉(zhuǎn)化，是我們可以推導(dǎo)出阿伏加德羅定律。同時(shí)再將物質(zhì)的量與幾個(gè)物理量間的關(guān)系導(dǎo)入其中，即引以推導(dǎo)出推論。

1.由PV=nRT=m/M·RT有：PM=m/v·RT=ρRT

即當(dāng)同溫同壓下，密度比等于其摩爾質(zhì)量比。

2.由ρ=m/vM=m/nVm=V/n有：M=ρ·Vm

當(dāng)外界條件為標(biāo)準(zhǔn)狀況下，Vm=22.4L/mol，引計(jì)算出M=22.4L/mol·ρ

3.由于外界條件相同時(shí)，氣體摩爾體積Vm不變，所以ρ1/ρ2=M1/M2，在此公式中，既可以應(yīng)用在純氣體中，也可以用在混合氣體中。

4.其他幾個(gè)推論，都可以視為四個(gè)物理量間的定量關(guān)系，確定三個(gè)，另一個(gè)一定不變，即將推論中的幾個(gè)公式直接應(yīng)用。

例4.在三個(gè)密閉容器中分別充入Ne、H2、O2三種氣體，當(dāng)它們的溫度和密度都相同時(shí)，這三種氣體的壓強(qiáng)（p）從大到小的順序是（ ）

A.P（Ne）>P（H2）>P（O2）

B.P（O2）>P（Ne）>P（H2）

C.P（H2）>P（O2）>P（Ne）

D.P（H2）>P（Ne）>P（O2）

根據(jù)上述阿伏加德羅定律推論“三反比”結(jié)論：“在相同溫度下，同密度的任何氣體的壓強(qiáng)與其摩爾質(zhì)量成反比”，得摩爾質(zhì)量越小壓強(qiáng)越大。由于三種氣體的摩爾質(zhì)量從小到大順序?yàn)镸（H2）P（Ne）>P（O2）。

對(duì)于阿伏加德羅定律及其推論，我們可以引導(dǎo)學(xué)生好氣體摩爾體積，能使學(xué)生更好地理解我們常見氣體與外界條件的關(guān)系，并且使學(xué)生理解阿伏加德羅常數(shù)應(yīng)用于氣體摩爾體積。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊曉瑞.阿伏加德羅定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)，2008（3）.

[2]謝世偉.阿伏加德羅定律及其應(yīng)用[J].教育科研論壇，2012，000（006）：50-51.