阿伏伽德罗定律(Avogadro's law)是意大利化学家阿伏伽德罗于1811年提出的一条假说,当时称为“阿伏伽德罗假说”,后经大量实验证实为定律。阿伏伽德罗定律的内容是:在相同的温度和压力下,等体积的任何气体都含有相同数目的分子。
阿伏伽德罗定律_阿伏伽德罗定律 -定义
在相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。所以又叫四同定律,也叫五同定律(五同指同温、同压、同体积、同分子个数、同物质的量)。
阿伏伽德罗定律_阿伏伽德罗定律 -使用对象
气体,可以是单一气体也可以是混合气体。可以是单质气体,也可以是化合物气体。阿伏伽德罗定律_阿伏伽德罗定律 -正文
简称阿氏定律,是理想气体的重要定律之一。1811年由意大利科学家A.阿伏伽德罗根据 J.L.盖-吕萨克气体化学反应的倍比容积定律首先提出,并为实验证实。其表述为:在相同的温度与压强下,相等容积所含任何气体的分子数(或摩尔数)相等。在标准状态下,根据气体分子运动论的基本公式有式中k为玻耳兹曼常数,n0为单位体积的分子数,称洛喜密脱数。可见,在标准状态下,一立方米任何气体的分子数都等于洛喜密脱常数。
阿氏定律还可表述为:在相同的温度和压强下,一摩尔任何气体所占的容积都相同。在标准状态下,一摩尔理想气体所占的容积已被实验较准确地测定,即V0=22.41383×10m/mol。由此可得:在标准状态下,一摩尔任何气体所占的体积都是此数值。
NA=n0V0=2.686754×10×22.41383×10=6.022045×10mol
即一摩尔任何气体所含的分子数都等于 6.022045×10。这一结论与阿氏定律的上述两种表述是等价的,也可作为阿氏定律的另一种表述,因而NA称为阿伏伽德罗常数。可借溶液的电解实验、密立根油滴实验、布朗粒子在重力场中的分布等多种方法测定。根据摩尔的定义,组成物质系统的基本单元可以是原子、分子,也可以是离子、电子、其他粒子或这些粒子的特定组合,因而还可将阿伏伽德罗定律推广表述为:一摩尔任何物质所包含的基本单元数都等于阿伏伽德罗常数。
阿伏伽德罗定律_阿伏伽德罗定律 -推论
阿伏加德罗定律(1)同温同压下,V1/V2=n1/n2
(2)同温同体积时,P1/P2=n1/n2=N1/N2
(3)同温同压等质量时,V1/V2=M2/M1
(4)同温同压同体积时,M1/M2=ρ1/ρ2
分子间的平均距离又决定于外界的温度和压强,当温度、压强相同时,任何气体分子间的平均距离几乎相等(气体分子间的作用微弱,可忽略),故定律成立。该定律在有气体参加的化学反应、推断未知气体的分子式等方面有广泛的应用。
阿伏加德罗定律认为:在同温同压下,相同体积的气体含有相同数目的分子。1811年由意大利化学家阿伏加德罗提出假说,后来被科学界所承认。这一定律揭示了气体反应的体积关系,用以说明气体分子的组成,为气体密度法测定气态物质的分子量提供了依据。对于原子分子说的建立,也起了一定的积极作用。
克拉伯龙方程式
克拉伯龙方程式又称“理想气体方程式”。中学化学中,阿伏加德罗定律占有很重要的地位。它使用广泛,特别是在求算气态物质分子式、分子量时,如果使用得法,解决问题很方便。下面简介几个根据克拉伯龙方程式导出的关系式,以便更好地理解和使用阿伏加德罗定律。克拉伯龙方程式通常用下式表示:PV=nRT……①
P表示压强、V表示气体体积、n表示物质的量、T表示绝对温度、R表示气体常数。所有气体R值均相同。如果压强、温度和体积都采用国际单位(SI),R=8.31帕・米3/摩尔・开。如果压强为大气压,体积为升,则R=0.082大气压・升/摩尔・度。
因为n=m/M、ρ=m/v(n―物质的量,m―物质的质量,M―物质的摩尔质量,数值上等于物质的分子量,ρ―气态物质的密度),所以克拉伯龙方程式也可写成以下两种形式:
Pv=m/MRT……②和PM=ρRT……③
以A、B两种气体来进行讨论。
(1)在相同T、P、V时:
根据①式:nA=nB(即阿伏加德罗定律)
分子量一定
摩尔质量之比=密度之比=相对密度)。若mA=mB则MA=MB。
(2)在相同T・P时:
体积之比=摩尔质量的反比;两气体的物质的量之比=摩尔质量的反比)
物质的量之比=气体密度的反比;两气体的体积之比=气体密度的反比)。
(3)在相同T・V时:
摩尔质量的反比;两气体的压强之比=气体分子量的反比)。
阿伏加德罗定律推论
一、阿伏加德罗定律推论
我们可以利用阿伏加德罗定律以及物质的量与分子数目、摩尔质量之间的关系得到以下有用的推论:
(1)同温同压时:①V1:V2=n1:n2=N1:N2 ②ρ1:ρ2=M1:M2 ③ 同质量时:V1:V2=M2:M1
(2)同温同体积时:④ p1:p2=n1:n2=N1:N2 ⑤ 同质量时: p1:p2=M2:M1
(3)同温同压同体积时: ⑥ ρ1:ρ2=M1:M2=m1:m2
具体的推导过程请大家自己推导一下,以帮助记忆。推理过程简述如下:
(1)、同温同压下,体积相同的气体就含有相同数目的分子,因此可知:在同温同压下,气体体积与分子数目成正比,也就是与它们的物质的量成正比,即对任意气体都有V=kn;因此有V1:V2=n1:n2=N1:N2,再根据n=m/M就有式②;若这时气体质量再相同就有式③了。
(2)、从阿伏加德罗定律可知:温度、体积、气体分子数目都相同时,压强也相同,亦即同温同体积下气体压强与分子数目成正比。其余推导同(1)。
(3)、同温同压同体积下,气体的物质的量必同,根据n=m/M和ρ=m/V就有式⑥。当然这些结论不仅仅只适用于两种气体,还适用于多种气体。
二、相对密度
在同温同压下,像在上面结论式②和式⑥中出现的密度比值称为气体的相对密度D=ρ1:ρ2=M1:M2。
注意:
①.D称为气体1相对于气体2的相对密度,没有单位。如氧气对氢气的密度为16。
②.若同时体积也相同,则还等于质量之比,即D=m1:m2。
阿伏加德罗定律推论
阿伏加德罗定律及推论都可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)。由定律可导出:“一连比、三正比、三反比”的规律。
1.“一连比”:指在同温同压下,同体积的任何气体的质量比等于摩尔质量(相对分子质量)之比,等于密度比。
2.“三正比”
(1)同温同压下,两气体的体积之比等于其物质的量之比,等于其分子数之比。
(2)同温同体积下,两气体的压强之比等于其物质的量之比,等于其分子数之比。
(3)同温同压下,两气体的密度之比等于其摩尔质量(相同分子质量)之比。
3.“三反比”
(1)同温同压同质量下,两气体的体积与其摩尔质量(相对分子质量)成反比。
(2)同温同分子数(或等物质的量)时,两气体的压强与其体积成反比。
(3)同温同体积同质量下(同密度时),两气体的压强与其摩尔质量(相对分子质量)成反比。