【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。  

第六章阿佛加德罗定律

§6-1阿佛加德罗定律

【01】学完了前面各章，我们对无机物部分的化学知识，已经有了比较系统的认识。今后我们将转入有机物部分的学习。在学习有机化学之前，有必要先来认识一个重要的定律一一阿佛加德罗定律。根据这个定律，可以推导出物质的分子式；还可以说明化学反应里气态物质的体积间的相互关系。化合物分子式的测定，是研究有机化合物的组成和结构的基础，有关这方面的计算，在有机化学部分是应用得很广泛的。

【02】在本章里我们将首先认识阿佛加德罗定律。接着在掌握阿佛加德罗定律的基础上，学习怎样测定气态物质分子量。然后，明确化合物分子式的确定过程，并研究有关确定分子式的综合性问题的解答途径。最后学习根据化学方程式，计算气态物质的体积的方法。

【03】阿佛加德罗定律是表明气态物质在一定条件下的体积和它们所含分子个数的关系的定律。

【04】这一定律可以在第一册里已经学过的克分子和克分子体积的概念（第一册§3-11)【山注，化1-3-11，传送门CV20623994】，以及物理学上所曾学过的理想气体的气态方程的基础上来加以认识。

【05】我们知道，1克分子的任何气体，在标准状况下所占的体积都是22.4升，这个体积就叫做气体克分子体积。又知道1克分子的任何物质，所含的分子数，都是6.02×10²³个。因此在标准状况下，22.4升的任何气态物质，都含有相同的分子数6.02×10²³个。也就是说，在标准状况下，相同体积的任何气体，都含有同数目的分子。

【06】那末在非标准状况下，相同体积的任何气体，是否也含有相同数目的分子呢？例如在温度20℃，压强750毫米的状况下，1升氧气和1升氢气所含的分子个数是否相同？

【07】根据理想气体的气态方程

【

【08】（P代表压强；T是绝对温度，即T=t+273；V代表体积）是理想气体的状态方程，简称为气态方程。这一方程表明：一定质量理想气体的压强和体积的乘积和它的绝对温度成正比，在一般温度和压强下，许多实际气体都可以近似地应用这个方程。

【09】在这里，我们把作为标准状况下的状态（参见第一册§3-11【山注，化1-3-11，传送门CV20623994】），即P₁=760毫米，T₁为摄氏零度，即T₁=273，V₁为所求的标准状况下气体的体积。为已知的非标准状况。

【10】有关这方面内容，可参考物理中气体性质的部分，或参阅本丛书物理第二册第四章§4-9。

】

【11】我们把在非标准状况下1升氧气或氢气的体积折算到标准状况下的体积：

【12】即它们在标准状况下的体积都是0.9196升。从这一计算可以看出，在标准状况下体积相同的任何气体，在温度和压强发生同样的变化时，它们的体积仍然是相同的。也就是说，几种气体在非标准状况下，只要都是处于同样的温度和压强之下，同体积仍含有同数的分子。为什么在一定状况下，一定体积的任何气体都含有相同数目的分子呢？原来气体具有这样一种特性，就是气体分子间的空隙特别大，分子与分子间的距离和分子本身的大小相比，要大上很多倍数。在标准状况下，气体分子间的平均距离约大于分子直径的15~20倍（见图6·1）。例如，1克水在液态时仅占1毫升左右的体积，但变为气体时（温度100℃，压强是760毫米），它的体积约有1700毫升。即水分子由原来本身所占的体积还不到1毫升（因为液态时分子之间还是有一定的孔隙的），变为气体之后，竟扩大了1699毫升的空间，可见气态物质分子间的距离远远超过了液态时分子间的距离。因此，气体分子本身的大小和它们间的距离相比，就可以略而不计，气态物质的体积也就主要决定于它的分子之间的平均距离。当改变温度和压强时，一定体积的气体，只是分子间的距离发生了变化，也就是体积发生了变化，而所含的分子数目并没有改变。

【13】所以不论是在标准状况下或是在非标准状况下，同温同压下，同体积的任何气体，都含有同数目的分子。这就是阿佛加德罗定律【阿佛加德罗是意大利人，1811年他提出上述假说，后经别人用实验证明了这个假说，得到普遍公认，称为“阿佛加德罗定律”】。

【14】阿佛加德罗定律不适用于液态或固态物质。因为液态或固态物质的分子间的距离和气态物质比起来要小得多，它们的体积不但与分子间的距离有关，而且与分子本身的大小也有影响。不同的液态或固态物质的分子大小是不同的，因此，就是在同样状况之下，同体积的液体或固体不可能含有同数目的分子。

【15】关于阿佛加德罗定律，我们可以通过下面的实验来验证。实验装置如图6·2。

【16】用两根直径相同、体积是1比2的玻管，加塞子，中间用一支具有活栓的导管连接，可使两管相通或者隔断。下管的体积是上管的两倍。

【17】实验时，先在短管里充满水银，倒插在水银槽里，用排汞法收集干燥的氯化氢气体，集满后，在水银槽里塞上塞子，然后取出【氯化氢和氨均易溶于水，所以不能用排水法集气。排汞法就是用汞（水银）代替水，和排水法一样操作以集气。不用汞也可用石蜡油代替】。在长管中用同样方法收集干燥的氨气，集满后仍放在水银槽里，装置如图6·2(a)。这样，在管子里就有一体积的氯化氢和2体积的氨气。

【18】开启活栓，玻缸中的汞逐渐进入下管，上管中出现了白烟，这是氯化氢跟氨反应生成的氯化铵晶体微粒。当汞上升到活栓时就停止了，如图6·2(b)，可见这时两种气体已不再反应。但上管中还有一体积的气体没有作用掉，否则汞应当把两个管子完全充满【生成的氯化铵固体仅占有极微小的体积，可以不计】。剩下的是什么气体呢？取去管口塞子，用润湿的红色石蕊试纸检试，试纸变蓝，证明它是氨气。氯化氢和氨的体积原来是1：2，现在剩下的是1体积的氨气，可见氯化氢和氨正好是1体积和1体积发生了反应。我们知道，氯化氢跟氨反应是1个氯化氢分子跟1个氨分子结合：

【19】现在实验结果是，同体积的氨跟氯化氢完全反应。显然，在相同条件下，同体积的氨和氯化氢所含的分子数目是相同的。

习题6-1

1、在下面两种情况下，两种气体是否含有相同数目的分子？为什么：

(1)在相同的温度和压强下，这两种气体的体积不同？

(2)在不同的温度和压强下，这两种气体的体积相同？

2、用阿佛加德罗定律解释：在同温同压下，1体积的氢气跟1体积的氯气完全化合后生成2体积的氯化氢。[提示：从1克分子体积的氯气、氢气、氯化氢里，含有多少个氯原子、氢原子来论证]

3、为什么阿佛加德罗定律不适用于液态或固态物质？