气体摩尔体积的计算和比较，单位和示意图

图2-2-1　电解水实验原理示意图

在科学研究或实际生产中，涉及气态物质时，测量体积往往比称量质量更方便。一般都是计量体积，而不是称量质量。那么气体体积与物质的量、物质的质量之间有什么关系呢？

■科学探究

（1）①根据图2-2-1所示的电解水原理进行实验，观察不同时间试管内的气体体积的变化。产生的H2和O2的体积比各约是多少？

②假设电解了1.8g H2O，根据电解水的化学方程式计算生成的H2、O2的质量。根据H2、O2的摩尔质量，计算物质的量，并通过下表进行比较。

根据实验观察和推算能否初步得出下列结论：在相同温度和压强下，1mol H2和O2的体积相同。

（2）下表列出了0℃、101kPa（标准状况）时H2和O2的密度，请计算出1mol H2和O2的体积。

下表列出了20℃时几种固体和液体的密度，请计算出1mol这几种物质的体积。

根据上面两组数据及计算结果讨论，在相同条件下，1mol H2和O2的体积是否相同？1mol固体和液体的体积是否相同？你还能得出什么结论？

我们知道，物质体积的大小取决于构成这种物质的粒子数目、粒子的大小和粒子之间的距离这三个因素。(www.xing528.com)

1mol任何物质中的粒子数目都是相同的，即为6.02×1023。因此，在粒子数目相同的情况下，物质体积的大小就主要取决于构成物质的粒子和粒子之间的距离。

1mol不同的固态物质或液态物质含有的粒子数相同，而粒子之间的距离是非常小的，这就使得固态物质或液态物质的体积主要取决于粒子的大小。但因为粒子大小是不相同，所以，1mol不同的固态物质或液态物质的体积是不相同的。

对于气体来说，粒子之间的距离远远大于粒子本身的直径，所以，当粒子数相同时，气体的体积主要决定于气体粒子之间的距离。而在相同的温度和压强下，任何气体粒子之间的距离可以看成是相等的，因此，粒子数相同的任何气体都具有相同的体积。这一规律在19世纪初就已经被发现了。

图2-2-2　标准状况时的气体摩尔体积示意图

我们也可以说，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粒子。

单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积，符号为Vm，常用的单位有L/mol（或L·mol-1）和m3/mol（或m3·mol-1）。

气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它决定于气体所处的温度和压强。例如，在0℃和101kPa（标准状况）的条件下，气体摩尔体积约为22.4L/mol；在25℃和101kPa（标准状况）的条件下，气体摩尔体积约为24.5L/mol。

课堂反馈

1.标准状况下，22.4L O2物质的量为多少？

2.0.01mol CO2在标准状况下的体积为多少？

3.448mL氨气的质量为多少？