イントロ
22.4 Lは条件と一組
温度と圧力を確かめてから使う
0 ℃・1.013 × 10⁵ Paの標準状態では、理想気体1 molの体積を約22.4 Lと扱います。温度や圧力が違えば体積も変わるため、数値だけを暗記して使いません。
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定義
標準状態の気体のモル体積
- 教科書では
- 0 ℃・1.013 × 10⁵ Paで、気体1 molが占める体積を約22.4 L/molとする関係です。
- 言いかえると
- 同じ温度・圧力なら、理想気体では種類が違っても同じ物質量がほぼ同じ体積を占めます。ただしこれは気体についての近似です。液体や固体には使えず、25 ℃の室温条件にもそのまま使えません。問題文の状態を最初に囲む習慣が必要です。
公式
標準状態での体積換算
標準状態と確認できた気体だけに用います。
気体体積
V = n × 22.4 Lmol
標準状態の気体の物質量nに約22.4 L/molを掛けます。
- V標準状態での気体体積（L）
- n気体の物質量（mol）
使うときのコツ
体積からmolへは、Vを22.4 L/molで割ります。
解くコツ
状態→物質の状態→求める向きの順で判断します。0 ℃・1.013 × 10⁵ Pa、気体、L単位がそろって初めて22.4を使います。
手順
22.4を使う前の判定
- 1
温度が0 ℃、圧力が1.013 × 10⁵ Paか確認する
- 2
対象が気体であり、体積がLで与えられているか確認する
- 3
molからLは22.4を掛け、Lからmolは22.4で割る
- 4
答えに標準状態という条件と、近似値であることを添える
比較
| 条件 | 22.4 L/mol | 理由 |
|---|---|---|
| 0 ℃・1.013 × 10⁵ Paの気体 | 使える | 本教材の標準状態 |
| 25 ℃・同じ圧力の気体 | 使わない | 温度が異なり体積が変わる |
| 標準状態の液体 | 使わない | 気体のモル体積ではない |
条件0 ℃・1.013 × 10⁵ Paの気体
- 22.4 L/mol
- 使える
- 理由
- 本教材の標準状態
条件25 ℃・同じ圧力の気体
- 22.4 L/mol
- 使わない
- 理由
- 温度が異なり体積が変わる
条件標準状態の液体
- 22.4 L/mol
- 使わない
- 理由
- 気体のモル体積ではない
数値の適用可否は物質名ではなく、気体かどうかと温度・圧力の条件で決まります。
例
- 場面
- 0 ℃・1.013 × 10⁵ Paで酸素O₂ 5.60 Lは何molか。
- 順に考えると
- 条件は本教材の標準状態で、対象も気体です。したがってn = 5.60 L ÷ 22.4 L/mol = 0.250 molです。Lが約分されてmolが残ります。O₂分子数を求める場合は、この0.250 molからアボガドロ定数へ進みます。
- ここが結論
- O₂の物質量は0.250 molです。25 ℃と書かれていたなら、この22.4 L/molだけでは計算しません。
注意
標準状態を標準的な室温と思わない
確認
確認テスト
Q1
気体のモル体積約22.4 L/molをそのまま使える条件はどれですか。
まとめ
まとめ
- 1
標準状態は0 ℃・1.013 × 10⁵ Paと明記する
- 2
標準状態の理想気体1 molは約22.4 Lと近似する
- 3
molからLは掛け、Lからmolは割る
- 4
25 ℃や液体・固体へ22.4 L/molを流用しない
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