Question

氫是宇宙中含量最豐富的元素之一,可提取出無窮無盡的氫.氫運(yùn)輸方便，用作燃料不會污染環(huán)境，重量又輕，優(yōu)點(diǎn)很多.前蘇聯(lián)試用氫為某型號飛機(jī)的燃料已經(jīng)初步得到成功，各國正積極試驗(yàn)用氫作為汽車的燃料.氫無疑也是人類未來要優(yōu)先利用的能源之一，試估算一下在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氫氣分子間的距離為多大？

Answer 1

解析：由1mol氫在標(biāo)準(zhǔn)狀況下所占的體積和分子數(shù)，可算出每個(gè)氫分子所占體積，把它看成一個(gè)立方體，其邊長就是氫分子的間距.

1mol氫在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V_mol=22.4×10^-3m³，它含有的氫分子數(shù)N_A=6.02×10²³個(gè)，所以每個(gè)氫分子所占據(jù)的空間為V=m³=3.72×10^-26m³.

把這個(gè)空間看成是一個(gè)立方體，它的邊長等于相鄰兩個(gè)立方體中心的距離，也就是相鄰兩個(gè)氫分子的距離，即d=m≈3.34×10^-9m.

由計(jì)算可知，通常情況下氣體分子的間距比分子直徑大一個(gè)數(shù)量級，所以常可不計(jì)分子本身體積.

點(diǎn)評：估算氣體分子間距時(shí)，必須把它看作立方體，估算固體或液體分子大小時(shí)才可以把它看作球體，絕對不能把氣體分子模型當(dāng)成小球模型.

求解分子大小或間距的估算，關(guān)鍵是建立合適的分子模型：(1)球體模型：由于固體和液體分子間距離很小，因此可近似看作分子是緊密排列著的球體，若分子直徑為d，則其體積為：V₀=πR³=d³；(2)正方體模型：設(shè)想固體和液體分子(原子或離子)是緊密排列著的正立方體，那么分子間距離(即分子線度)就是正立方體的邊長L，因此一個(gè)分子的體積就是V₀=L³.對氣體來說，由于其在一般情況下分子不是緊密排列的，所以上述球體模型無法求分子的直徑，但能通過上述正立方體模型求一個(gè)分子所占的空間或分子間距.