理想气体状态方程式是一个物理公式, 它是人们从大量的科学实验中总结出来而又经过大量科学实验证实了的结论, 应用这个公式解决化学教学中的问题, 能使学生更好的理解气体摩尔体积, 阿伏伽德罗定律及其推论。
1应用理想气体状态方程式可直接计算出气体摩尔体积
理想气体状态方程式:
P、V表示气体的压强和体积;
n表示气体的物质的量;
R气体常数, 在国际单位制中
T为热力学温度, T=273+t;
t表示摄氏温度, 这个公式描述了理想气体所遵循的规律, 在温度不太高, 压强不太大的情况下, 所有气体都遵守这个方程, 所以这个方程可以解决许多有关气体计算问题。
在不同状况下, 气体摩尔体积通常有不同的数值, 任何状态下的气体摩尔体积, 都可以通过这个方程式计算出来。例如:
在标准状况下 (273K、101325Pa) 下气体摩尔体积:
即在标准状况下, 1mol任何气体所占的体积都约是22.4L, 在此学生虽然对单位的变换有困难, 但只要采用国际单位制, 计算出来的体积就一定是m3。
2应用理想气体状态方程式理解阿伏伽德罗定律
由理想气体状态方程式可以看出, 只要、V、n、T四个物理量中任意三个量保P持不变, 则第四个物理量必有定值。由此可知:对于任何气体来说, 只要、P、V相同, 则n值必相同, n相同则N值 (即分子数) 也相同, 即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, 这就是阿伏伽德罗定律。
3利用理想气体状态方程式可推导阿伏伽德罗定律的推论
推论1:同温同压下:
即:同温同压下气体的体积之比等于气体物质的量之比。
推导方法:PV1=n 1RTPV2=n 2RT
以上两式等号两边分别相比即可得出:
推论2:同温同体积时:
即:同温同体积时气体的压强之比等于气体的物质的量之比。
推导方法同推论1。
推论3:同温同压下:
M1、M2为气体相对分子质量 (或摩尔质量) , 1ρ、ρ2为表示气体密度。
即:同温同压下, 气体密度之比等于气体的相对分子质量之比。
推导方法:因为:
m为气体质量;
M为气体摩尔质量。
由公式:
整理得:
则:
两式相比得:
推论4:同温同压同体积时:
即:同温同压下、同体积的任何气体质量之比等于其相对分子质量之比。
推导方法:T、P、V相同时、由理想气体状态方程式不难看出气体的n相同, 则:
所以:
推论5:同温同压下同质量的气体:
即:同温同压下, 同质量的任何气体的体积比等于其相对分子质量的倒数比。
推导方法:
两式相比得:
由以上推导方法可知:只要理想气体状态方程式中任意两个或三个物理量保持不变, 就可以导出不同的比例式, 即阿伏伽德罗定律的若干推论。
把理想气体状态方程式应用于解决气体的有关计算等问题。使学生能从物理公式角度理解气体摩尔体积、阿伏伽德罗定律及其推论, 这就会使抽象的问题具体化, 使复杂的问题简单化, 特别是对于参加化学竞赛的学生和将要参加高考的学生, 可直接应用这个公式做许多难题, 简化了计算的思维过程。这个公式简明扼要、中学化学新课程中虽然没有出现这个公式, 但是我们把这个公式特意介绍给学生, 不但不会加重学生的负担, 反而会提高学生对气体摩尔体积、阿伏伽德罗定律及其推论的理解, 在减轻学生负担的同时提高了记忆的准确性。在实施新课改的今天, 我们让学生从不同的角度认识和解决同一类问题, 有利于培养学生分析问题和解决问题的能力, 提高学习效果。
摘要：运用理想气体状态方程式计算气体摩尔体积, 理解阿伏伽德罗定律, 推导阿伏伽德罗定律及其推论。
关键词：理想气体状态方程式,气体摩尔体积,阿伏伽德罗定律及其推论