阿伏加德罗定律的简单应用

摘  要：在原高中化学课本中，物质的量作为一章进行讲述，而在新课标高中化学课本必修一中，作为一节进行描述，只简单地把物质的量、气体摩尔体积、物质的量深度进行描述、讲解，可以说讲述最简单的是气体摩尔体积。如果学生提出“气体摩尔体积与处界条件的关系是什么？如何理解外界条件对于气体的影响？”，我们是不是也应该像原课本中把所辅助讲的“阿伏加德罗常数定律及其概论”介绍给学生呢？下面，笔者将浅谈阿伏加德罗定律的简单应用。

关键词：物质的量;阿伏加德罗定律;简单应用

物质的量是国际单位制中的基本物理量之一，为我们在化学中常用来衡量微观世界的粒子与宏观世界的物质间的关系。在原高中化學课本中，物质的量作为一章进行讲述。在原高中化学课本第一册第三章第二节中，对气体摩尔体积不仅仅是简单提出对气体体积的影响因素，主要是粒子的数目，还在此说明了标准状况下，任何气体摩尔体积都为22.4L/mol。那么仅仅是这以简单的说明气体与外界条件的关系，是不是太简单了？如果学生提出“气体摩尔体积与处界条件的关系是什么？如何理解外界条件对于气体的影响？”，我们是不是也应该像原课本中把所辅助讲的“阿伏加德罗常数定律及其概论”介绍给学生呢？使学生能够更好地理解“气体摩尔体积”这一概念呢？

一、阿伏加德罗定律

“在相同的温度、压强下，相同体积的任何气体都会有相同数目的分子”。这是意大利科学家阿伏加德罗提出的，当仁不让如此命名。在该定律中有“四同”：同温、同压、同体积、同物质的量，那么这么讲解，更让学生能够把气体的体积和气体物质的量充分联系起来。

例1.在同温同压下，CO2和N2的体积比为1：4，那么CO2和N2质量比为多少？

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、阿伏加德罗定律

我们在向学生讲完阿伏加德罗定律后，可以引导学生把阿伏加德罗定律推论中常用的公式推导出来。

1.同温同压下：n1/n2=V1/V2，即同温同压下，气体的物质的量与其体积成反比。

2.同温同体积下：n1/n2=P1/P2，即同温同体积的气体，其物质的量与压强成正比。

3.同压同物质的量下：V1/V2=T1/T2，即等物质的量的气体，在压强相同的条件下，体积与温度成正比。

4.同温同物质的量下：P1/P2=V2/V1，即等物质的量的气体，在温度相同的条件下，压强与体积成反比。

5.同温同压下：ρ1/ρ2=M1/M2，即同温同压下，气体的密度与其摩尔质量成正比。

6.同温同压同体积下：M1/M2=m1/m2，即同温同压下，体积相同的气体，其摩尔质量与质量成正比。

7.同温同压同质量下：M1/M2=V2/V1，即同温同压下，等质量的气体，其摩尔质量与体积成反比。

例2.在同温同压下，某一体积的烧瓶内装满N2质量为128g，装满O2质量为132g，那么如装满CO2，总质量为多少？

解：由同温同压下，V1/V2=n1/n2，在同一烧瓶中，为V1=V2，则n1=n2，设烧瓶内装气体的物质的量为xmol，烧瓶质量为yg，有：

28x+y=128

32x+y=132

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

总质量为：44g+100g=144g

例3.在同温同压下，CO2与N2的混合气体的平均密度是H2的1.5倍，那么CO2与N2的质量比为多少？

解：在同温同压下，ρ1/ρ2=M1/M2，有：M平=15×2=30.

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

则：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、阿伏加德罗定律的简单应用

对于阿伏加德罗定律的七个推论，我们很难记忆，在指导学生学习时，要想办法会运用推论。所以我们要引用克拉伯龙方程，即：PV=nRT，其中R为常数，不需我们记忆，这个公式中四个物理量相互转化，是我们可以推导出阿伏加德罗定律。同时再将物质的量与几个物理量间的关系导入其中，即引以推导出推论。

1.由PV=nRT=m/M·RT有：PM=m/v·RT=ρRT

即当同温同压下，密度比等于其摩尔质量比。

2.由ρ=m/vM=m/nVm=V/n有：M=ρ·Vm

当外界条件为标准状况下，Vm=22.4L/mol，引计算出M=22.4L/mol·ρ

3.由于外界条件相同时，气体摩尔体积Vm不变，所以ρ1/ρ2=M1/M2，在此公式中，既可以应用在纯气体中，也可以用在混合气体中。

4.其他几个推论，都可以视为四个物理量间的定量关系，确定三个，另一个一定不变，即将推论中的几个公式直接应用。

例4.在三个密闭容器中分别充入Ne、H2、O2三种气体，当它们的温度和密度都相同时，这三种气体的压强（p）从大到小的顺序是（ ）

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）

根据上述阿伏加德罗定律推论“三反比”结论：“在相同温度下，同密度的任何气体的压强与其摩尔质量成反比”，得摩尔质量越小压强越大。由于三种气体的摩尔质量从小到大顺序为M（H2）P（Ne）>P（O2）。

对于阿伏加德罗定律及其推论，我们可以引导学生好气体摩尔体积，能使学生更好地理解我们常见气体与外界条件的关系，并且使学生理解阿伏加德罗常数应用于气体摩尔体积。

参考文献：

[1]杨晓瑞.阿伏加德罗定律的简单应用[J].数理化学习，2008（3）.

[2]谢世伟.阿伏加德罗定律及其应用[J].教育科研论坛，2012，000（006）：50-51.