反應速率 / 子課題
常溫常壓下氣體的摩爾體積
Molar Volume of Gas at r.t.p.
氣體摩爾體積 24 dm³、氣體化學計量計算及摩爾質量測定
核心考點 (Knowledge Groups)
1. 氣體摩爾體積及計算
考評提示：1 mol 任何氣體於 r.t.p. 佔 24 dm³；氣體體積 = 摩爾數 × 24
- 常溫常壓 (r.t.p.)：25°C (298 K) 及 1 atm (101.3 kPa)；於 r.t.p. 下 1 mol 任何氣體佔體積 24 dm³（= 24 000 cm³）。
- 基於阿伏伽德羅定律：相同溫度壓強下，同體積的任何氣體含有相同粒子數，故氣體種類不影響摩爾體積。
- 計算公式：氣體摩爾數 n = V(dm³) / 24 = V(cm³) / 24 000；氣體體積 V = n × 24 dm³。
- 摩爾質量測定：M = 氣體質量 / 氣體摩爾數 = m × 24 / V(dm³)。
- 注意：摩爾體積僅適用於 r.t.p.；在 s.t.p.（0°C, 1 atm）下為 22.4 dm³；DSE 一般使用 r.t.p. 24 dm³ 值。
常見題型 · scoring points
計算在 r.t.p. 下 3.2 g 甲烷 CH₄ 所佔體積 [M(CH₄) = 16]
- 摩爾數 n = m / M = 3.2 / 16 = 0.20 mol。
- 氣體體積 V = n × 24 = 0.20 × 24 = 4.8 dm³。
- 轉換為 cm³：V = 4.8 × 1000 = 4800 cm³。
- 此計算只適用於 r.t.p. (25°C, 1 atm)；溫度或壓強改變則體積隨之改變。
計算 5.0 g CaCO₃ 與過量稀 HCl 完全反應產生 CO₂ 體積 [M(CaCO₃) = 100]
- 方程式：CaCO₃(s) + 2HCl(aq) → CaCl₂(aq) + H₂O(l) + CO₂(g)。
- n(CaCO₃) = 5.0 / 100 = 0.05 mol；依比例 n(CO₂) = 0.05 mol。
- V(CO₂) = 0.05 × 24 = 1.2 dm³ = 1200 cm³（於 r.t.p.）。
- 注意：HCl 過量，故 CaCO₃ 為限量試劑，完全反應方能用此比例計算。
計算 0.24 g Mg 與過量稀 HCl 反應在 r.t.p. 下釋出 H₂ 體積 [M(Mg) = 24]
- 方程式：Mg(s) + 2HCl(aq) → MgCl₂(aq) + H₂(g)。
- n(Mg) = 0.24 / 24 = 0.01 mol；依比例 n(H₂) = 0.01 mol。
- V(H₂) = 0.01 × 24 = 0.24 dm³ = 240 cm³。
- 此反應速率可藉由氣體針筒量度 H₂ 體積隨時間變化進行追蹤。
實驗測定未知氣體的摩爾質量——某氣體 2.2 g 於 r.t.p. 下佔 1.2 dm³
- 摩爾數 n = V / 24 = 1.2 / 24 = 0.05 mol。
- 摩爾質量 M = m / n = 2.2 / 0.05 = 44 g/mol。
- M = 44 與 CO₂ 或 N₂O 的摩爾質量相符。
- 可進一步通過化學試驗（石灰水變乳白色）確認為 CO₂。
計算 200 cm³ 0.50 M HCl 與過量 Zn 反應產生 H₂ 體積
- 方程式：Zn(s) + 2HCl(aq) → ZnCl₂(aq) + H₂(g)。
- n(HCl) = c × V = 0.50 × 0.200 = 0.10 mol。
- 依比例 n(H₂) = ½ × n(HCl) = 0.05 mol。
- V(H₂) = 0.05 × 24 = 1.2 dm³ = 1200 cm³（於 r.t.p.）。
解釋為何不同氣體在 r.t.p. 下的摩爾體積相同
- 阿伏伽德羅定律：同溫同壓下，同體積的任何氣體含有相同粒子數（分子數）。
- 此定律基於理想氣體假設：氣體粒子本身體積可忽略，粒子間無相互吸引或排斥。
- 因此氣體體積僅由粒子數、溫度、壓強決定，與氣體種類無關。
- 在 r.t.p.（25°C, 1 atm），1 mol 任何氣體均佔 24 dm³；實際氣體在低壓高溫下接近此值。
設計實驗測定鎂條的摩爾體積(驗證 24 dm³/mol)
- 器材：已知質量的 Mg 條（約 0.024 g）、過量稀 HCl、氣體針筒、計時器。
- 步驟：將 Mg 條放入錐形瓶，加入 25 cm³ 1 M HCl，立即塞緊（連氣體針筒）記錄氣體體積。
- 數據處理：假設 Mg 完全反應，n(Mg) = 0.024 / 24 = 0.001 mol；由方程式 n(H₂) = 0.001 mol。
- 結果：若 r.t.p. 下 V(H₂) = 24 cm³，則摩爾體積 = 24 / 0.001 = 24 000 cm³/mol = 24 dm³/mol，驗證成立。
計算 C₃H₈ (丙烷) 完全燃燒時所需 O₂ 體積及產生 CO₂ 體積 (反應 2.2 g 丙烷) [M(C₃H₈) = 44]
- 方程式：C₃H₈(g) + 5O₂(g) → 3CO₂(g) + 4H₂O(l)。
- n(C₃H₈) = 2.2 / 44 = 0.05 mol。
- n(O₂) = 5 × 0.05 = 0.25 mol → V(O₂) = 0.25 × 24 = 6.0 dm³。
- n(CO₂) = 3 × 0.05 = 0.15 mol → V(CO₂) = 0.15 × 24 = 3.6 dm³。
反應速率 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準，含歷屆考評建議引用。最後更新：2026 年 4 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE 化學神器 App。
