「アボガドロの法則を簡単に知りたい」「公式・計算・標準状態を素早く確認したい
」——本記事は先に結論→公式→例題→深掘りで、入試・定期テスト・親子学習にそのまま使える形でまとめます。
まずは結論から
- 同温・同圧では、気体の体積 V はモル数 n に比例(種類に依らない)。
- 標準状態(0 ℃, 1 atm)では 1 mol ≒ 22.4 L。25 ℃なら ≒ 24.5 L。
- 計算は V と n の比だけで解ける(混合でも反応しなければ体積は足し算)。
アボガドロの法則を一言で
同じ温度・同じ圧力なら、分子の“数”(=モル数)が同じ気体は体積も同じ。だから、体積はモル数だけで決まる——これがアボガドロの法則です。
公式(同温・同圧)と見方
公式(同温・同圧):V ∝ n(Vは体積、nはモル数)
比の形:V1/n1 = V2/n2
理想気体式からの説明:pV = nRT。p, T が一定なら V ∝ n。
標準状態(0 ℃, 1 atm):1 mol ≒ 22.4 L / 25 ℃:≒ 24.5 L
超短い計算例
- 例1(標準状態)…O₂ 0.50 mol の体積:22.4×0.50=11.2 L
- 例2(同温・同圧、比で一発)…CO₂ 0.80 mol が 18.0 L → 0.50 mol は
- 18.0÷0.80×0.50=11.25 L18.0 ÷ 0.80 × 0.50 = 11.25 \, \mathrm{L}18.0÷0.80×0.50=11.25L → 11.25 L
- 例3(混合、反応なし)…N₂ 0.50 mol + O₂ 0.50 mol → (0.50+0.50)×22.4 = 22.4 L
なぜ成り立つ?
理想気体では分子体積・相互作用を無視でき、温度一定なら分子1個あたりの運動エネルギーは一定。圧力も一定なら、分子の総数を増やすには容器を大きくして衝突回数を保つ必要がある → V は n に比例。
数式では pV=nRT に p,T 一定を入れると V∝n が直ちに出ます。
覚え方
- 合言葉:「同温同圧なら V は n にだけ比例」
- 風船イメージ:中身が何ガスでも、同温・同圧・同じ個数(n)なら体積は同じ。
標準状態と体積の目安
- STP(0 ℃, 1 atm):1 mol ≒ 22.4 L
- 25 ℃, 1 atm:1 mol ≒ 24.5 L
- 設問に温度条件が書かれていなければ22.4 Lで処理する問題が多い。
よくある誤解
- 「種類が違えば体積も違う」 → 同温・同圧なら種類は無関係。nだけで決まる。
- 「いつでも22.4 L」 → 0 ℃, 1 atm のときだけ。温度が上がれば体積は増える。
まとめ
- 同温・同圧 ⇒ V ∝ n、比の式:V1/n1 = V2/n2
- 標準状態 1 mol ≒ 22.4 L(25 ℃なら≒24.5 L)
- 例題と風船実験で式→直感まで一気に定着
よくある質問
Q
公式は?
A
同温・同圧で V ∝ n。比の式は V1/n1 = V2/n2。
Q
標準状態の体積は?
A
0 ℃, 1 atm で 1 mol ≒ 22.4 L。25 ℃なら ≒ 24.5 L。
Q
なぜ種類に依らない?
A
p と T が一定なら pV=nRT より V は n に比例。分子の種類は影響しません。
Q
証明は?
A
教科書レベルでは p,T 一定 ⇒ V∝n が導出。歴史的には**体積の整数比(ゲー=リュサック)**を説明する仮説として提案され、理想気体モデルで整いました。
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