第二節 亞佛加德羅定律

1811 年,意大利化學家亞佛加德羅提出了著名的亞佛加德羅定律 (Avogadro's Law)。其內容如下:

在相同的溫度和壓強下,相同體積的任何氣體所含的分子數目相同。

因為氣體所含的分子數目與它的摩爾數成正比,所以亞佛加德羅定律建立起氣體的體積 \((V)\) 和摩爾數 \((n)\) 之間的關係。即

\[V = k \, n \text{ 或 } \frac{V_1}{n_1}=\frac{V_2}{n_2} \]

在特定溫度和壓強下,\(k\) 是常數。

在相同的溫度和壓強下,相同體積的氦和氧所含的分子數目相同。
練習一

氦常用於填充大型氣球或氣船。在 \(1 \text{ atm}\) 和 \(25^{\circ}\text{C}\) 的條件下,向一個氣球內充入 \(0.00200 \text{ mol}\) 氦,該氣球的體積是 \(50 \text{ dm}^3\)。若要得到一個體積為 \(80 \text{ dm}^3\) 的氣球,應充入多少摩爾氦?

題解:

\[\begin{align} \because \; \frac{{V}_{1}}{{n}_{1}} & = \frac{{V}_{2}}{{n}_{2}} \\\\ \therefore \; {n}_{2} & = \frac{{n}_{1}}{{V}_{1}} \times {{V}_{2}} \\ & = \frac{0.00200 \text{ mol}}{50 \text{ dm}^3} \times {80 \text{ dm}^3} \\ & = 0.00320 \text{ mol} \end{align}\]
練習二

常溫常壓下,\(3.50 \text{ g}\) 氮與 \(7.50 \text{ g}\) 氣體 \(\text{X}\) 的體積相同。\(\text{X}\) 的摩爾質量是多少?

題解:

\[\begin{align} \frac{V (\text{N}_2)}{n (\text{N}_2)} & = \frac{V(\text{X})}{n(\text{X})} \\\\ \because \; V (\text{N}_2) & = V(\text{X}) \\\\ \therefore \; n (\text{N}_2) & = n(\text{X}) \\ & = \frac{3.50 \text{ g}}{28.0 \text{ g mol}^{-1}} \\ & = 0.125 \text{ mol} \\\\ \therefore \; M(\text{X}) & = \frac{7.50 \text{ g}}{0.125 \text{ mol}} \\ & = 60.0 \text{ g mol}^{-1} \end{align}\]
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