求气体的摩尔数,就是把它的体积除以摩尔体积:n = V / 摩尔体积。室温条件用 24 dm3 每摩尔,标准状况用 22.4 dm3 每摩尔,并要先确保体积以 dm 立方为单位。
对于气体,SPM化学 允许你用摩尔体积、以体积而不是质量来量度物质的量。我们的一对一网课老师会专注于学生在这里真正丢分的两点:选对摩尔体积,以及在相除前把 cm 立方换成 dm 立方。
什么时候用到它
当一种气体是以体积来描述时就用它,在气体反应题、在排水法收集的气体,或「产生多少体积气体」而你要先求摩尔数的问题里。它是固体的 n = m / M 与溶液的 n = c x V 的气体版对应。
公式
n = V / 摩尔体积
- n = 摩尔数,单位 mol
- V = 气体体积,单位 dm 立方 (dm3)
- 摩尔体积 = 在所述条件下任何气体一摩尔的体积
摩尔体积在室温条件下是 24 dm3 mol−1,在标准状况下是 22.4 dm3 mol−1。
单位
体积必须以 dm 立方为单位。若体积以 cm 立方给出,先除以 1000 换成 dm 立方(1 dm3 = 1000 cm3)。
答案单位是 mol。同一个摩尔体积适用于任何气体,因为在相同条件下相同体积的气体含有相同数目的分子。
例题一(易):室温下的氧气
求室温条件下 12 dm3 氧气的摩尔数。
- 第一步,n = V / 摩尔体积 = 12 / 24。
- 第二步,n = 0.5 mol。
例题二(中):以 cm 立方计的二氧化碳
求室温条件下 480 cm3 二氧化碳的摩尔数。
- 第一步,换算体积:480 cm3 / 1000 = 0.48 dm3。
- 第二步,n = V / 摩尔体积 = 0.48 / 24 = 0.02 mol。
(等价地,除以 24 000 cm3:480 / 24 000 = 0.02 mol。)
例题三(SPM 水平):标准状况下的氢气
求在标准状况下量得的 5.6 dm3 氢气的摩尔数,再求分子数。
- 第一步,选标准状况的摩尔体积 22.4 dm3 mol−1。
- 第二步,n = V / 摩尔体积 = 5.6 / 22.4 = 0.25 mol。
- 第三步,分子数:N = n x NA = 0.25 x (6.02 x 1023) = 1.505 x 1023 个分子。
考官改用标准状况,正是要看你是否留意到条件、并换用 22.4。
常见陷阱
- 题目说标准状况却用 24(应为 22.4),或室温条件用了 22.4。
- 忘了把 cm 立方换成 dm 立方;用 480 除以 24 得 20,相差 1000 倍。
- 试图对在该条件下并非气体的物质用摩尔体积。
- 答案漏掉单位 mol。
- 把摩尔体积与摩尔质量混淆,一个是 dm 立方每摩尔,另一个是克每摩尔。
我们如何帮助你
老师会故意把室温条件和标准状况的题混在一起,并夹进 cm 立方的数值,让你养成相除前用两秒钟核对条件和单位的习惯,正是 SPM化学 所看重的纪律。课程一对一、以英文授课,每小时 RM50 起,并设有付费的一小时试课,让你先试试这套方法。
一旦这一步稳当,反应质量问题里的气体体积题就不再是粗心丢分的地方。
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