在指定条件下联系气体的量与体积

在相同条件下，一摩尔任何气体占有相同的体积。在室温和常压下，题目通常给这个值为 24 dm³，也就是 24 000 cm³，每摩尔。

本课属于浓度、气体与产率计算。它沿用溶液体积中”先求摩尔数”的链条，只是把溶液体积换成气体体积。

为什么体积可以代表摩尔数？

在固定的温度和压强下，气体占的空间取决于粒子的数目，而不是粒子的种类。所以 1 mol 氢气和 1 mol 二氧化碳在相同条件下占有相同体积。

由此得到两个换算：体积（dm³）= 摩尔数 × 24，摩尔数 = 体积（dm³）÷ 24。如果体积用 cm³，先除以 1000，或者直接用 24 000 cm³ 每摩尔。

步骤是什么？

1. 核对条件。 记下题目给的摩尔体积，并使用这个数字。
2. 求已知物质的摩尔数，用 质量 ÷ 摩尔质量，或 浓度 × 体积。
3. 使用方程式比例，得到气体的摩尔数。
4. 把气体的摩尔数换成体积，乘以 24 dm³/mol。
5. 给出题目要求的单位。 dm³ 乘以 1000 得 cm³。

例题

数字为练习而虚构。 0.120 g 镁与过量稀盐酸完全反应：Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂。在室温和常压下生成多少体积的氢气？摩尔体积取 24 dm³/mol。

步骤 1，Mg 的摩尔数： Mg 的 Aᵣ = 24，所以摩尔数 = 0.120 ÷ 24 = 0.00500 mol。

步骤 2，比例： Mg : H₂ 是 1 : 1，所以 H₂ 的摩尔数 = 0.00500 mol。

步骤 3，体积： 0.00500 × 24 = 0.120 dm³。

步骤 4，换成 cm³： 0.120 × 1000 = 120 cm³。

检查： 0.00500 mol × 24 000 cm³/mol = 120 cm³。两条路线的结果一致。

要留意的错误

常见的失误是因为题目讲的是气体，就忽略方程式比例。

错误做法： 0.0200 mol 过氧化氢分解：2H₂O₂ → 2H₂O + O₂。学生写 O₂ 的摩尔数 = 0.0200 mol。

H₂O₂ : O₂ 的比例是 2 : 1，不是 1 : 1。

正确做法是 0.0200 ÷ 2 = 0.0100 mol O₂，即 0.0100 × 24 = 0.240 dm³，也就是 240 cm³。每次都把比例单独写成一行，即使它看起来像 1 : 1。

自我检测

每题都用 24 dm³/mol，然后打开答案。

1. 0.0300 mol 二氧化碳在室温和常压下占多少 cm³？

2. 某气体样品在室温和常压下体积为 48 cm³。它是多少摩尔？

3. 在 2H₂ + O₂ → 2H₂O 中，60 cm³ 氢气与氧气完全反应，两种气体在相同条件下测量。需要多少体积的氧气？

接下来学什么？

接下来学计算百分产率，把测得的结果与方程式预测的量比较。摩尔与方程式比例辅导工具可以帮你检查比例这一步，方程式配平推理训练器可以确认起点的方程式。

气体题往往错在比例这一步，而不是体积这一步，自己批改时很容易漏掉。老师在一对一线上化学补习中可以逐行阅读你的解题过程，指出偏离的确切位置。