以氧气氮气为例,在标准状况下各22.4L两种气体,推导写出其摩尔质量和密度的

Question

如题所述

Answer 1

在标准状况下，1mol 气体的体积为 22.4L。
对于氧气和氮气，它们的化学式分别为 O2 和 N2，摩尔质量分别为 32.00 g/mol 和 28.02 g/mol。
因此，在标准状况下，1mol 氧气的质量为 32.00 g，1mol 氮气的质量为 28.02 g。
对于体积为 22.4L 的气体，可以利用理想气体状态方程 Pv = nRT 推导出其密度。
在标准状况下，温度为 273 K，压强为 1 atm（或 101.3 kPa）。所以：
n = PV/RT = (1 atm) x (22.4 L) / [0.0821 (L·atm/mol·K) x 273 K] ≈ 1 mol
因此，22.4 L 的气体在标准状况下的摩尔数为 1mol，质量为上文所述的摩尔质量。
为了求出其密度，需要用到密度的公式：ρ = m/V。
在标准状况下，1mol 气体的体积为 22.4L，根据上述推导，1mol 氧气的质量为 32.00 g，因此：
氧气的密度 ρ = (32.00 g/mol) / (22.4 L) ≈ 1.43 g/L
同理，1mol 氮气的质量为 28.02 g，因此：
氮气的密度 ρ = (28.02 g/mol) / (22.4 L) ≈ 1.25 g/L
因此，在标准状况下，氧气的密度约为 1.43 g/L，氮气的密度约为 1.25 g/L。