الحجم المولي للمواد الغازية. الحجم المولي للغاز

قبل حل المسائل، يجب أن تعرف الصيغ والقواعد الخاصة بكيفية العثور على حجم الغاز. يجب أن نتذكر قانون أفوجادرو. ويمكن حساب حجم الغاز نفسه باستخدام عدة صيغ واختيار الصيغة المناسبة منها. عند اختيار الصيغة المطلوبة، تعتبر الظروف البيئية، وخاصة درجة الحرارة والضغط، ذات أهمية كبيرة.

قانون أفوجادرو

تنص على أنه عند نفس الضغط ونفس درجة الحرارة، فإن نفس أحجام الغازات المختلفة ستحتوي على نفس العدد من الجزيئات. عدد جزيئات الغاز الموجودة في المول الواحد هو رقم أفوجادرو. يستنتج من هذا القانون أن: 1 كمول (كيلومول) من الغاز المثالي، أي غاز، عند نفس الضغط ودرجة الحرارة (760 مم زئبق وt = 0*C) يشغل دائمًا حجمًا واحدًا = 22.4136 م3.

كيفية تحديد حجم الغاز

• يمكن العثور على الصيغة V=n*Vm في أغلب الأحيان في المشاكل. هنا حجم الغاز باللتر هو V، Vm هو الحجم المولي للغاز (لتر/مول)، والذي في الظروف العادية = 22.4 لتر/مول، وn هي كمية المادة بالمول. عندما لا يكون في الشروط كمية المادة، ولكن هناك كتلة للمادة، فإننا نمضي على هذا النحو: n=m/M. هنا M هو g/mol (الكتلة المولية للمادة)، وكتلة المادة بالجرام هي m. وفي الجدول الدوري يُكتب تحت كل عنصر كتلته الذرية. دعونا نضيف كل الجماهير ونحصل على ما نبحث عنه.
• لذلك، كيفية حساب حجم الغاز. هذه هي المهمة: إذابة 10 جم من الألومنيوم في حمض الهيدروكلوريك. سؤال: ما هي كمية الهيدروجين التي يمكن إطلاقها؟ ش.؟ تبدو معادلة التفاعل كما يلي: 2Al+6HCl(g)=2AlCl3+3H2. في البداية نجد الألومنيوم (الكمية) الذي تفاعل حسب الصيغة: n(Al)=m(Al)/M(Al). نأخذ كتلة الألومنيوم (المولي) من الجدول الدوري M(Al) = 27 جم/مول. دعونا نعوض: n(Al)=10/27=0.37 مول. من المعادلة الكيميائية يمكن ملاحظة أن 3 مولات من الهيدروجين تتشكل عند إذابة 2 مول من الألومنيوم. من الضروري حساب كمية الهيدروجين التي سيتم إطلاقها من 0.4 مول من الألومنيوم: n(H2)=3*0.37/2=0.56mol. لنعوض بالبيانات في الصيغة ونجد حجم هذا الغاز. V=n*Vm=0.56*22.4=12.54l.

الغازات هي أبسط الأشياء التي يمكن دراستها، ولذلك تمت دراسة خصائصها وتفاعلاتها بين المواد الغازية بشكل كامل. ليسهل علينا فهم قواعد القرار المهام الحسابية،استنادا إلى معادلات التفاعلات الكيميائية،يُنصح بدراسة هذه القوانين في بداية الدراسة المنهجية للكيمياء العامة

العالم الفرنسي ج.ل. وضع جاي لوساك القانون العلاقات الحجمية:

على سبيل المثال، 1 لتر كلور يتصل مع 1 لتر من الهيدروجين , تشكيل 2 لتر من كلوريد الهيدروجين ; 2 لتر أكسيد الكبريت (رابعا) متصل مع 1 لتر من الأكسجين، يشكل 1 لتر من أكسيد الكبريت (VI).

سمح هذا القانون للعالم الإيطالي افترض أن جزيئات الغازات البسيطة ( الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكلور، الخ. ) يتألف من ذرتين متطابقتين . عندما يتحد الهيدروجين مع الكلور، تتحلل جزيئاتهما إلى ذرات، وتشكل الأخيرة جزيئات كلوريد الهيدروجين. لكن بما أن جزيئين من كلوريد الهيدروجين يتكونان من جزيء واحد من الهيدروجين وجزيء واحد من الكلور، فإن حجم الأخير يجب أن يكون مساويًا لمجموع أحجام الغازات الأصلية.
وهكذا يمكن تفسير العلاقات الحجمية بسهولة إذا انطلقنا من فكرة الطبيعة ثنائية الذرة لجزيئات الغازات البسيطة ( H2، Cl2، O2، N2، الخ. ) - وهذا بدوره بمثابة دليل على الطبيعة ثنائية الذرة لجزيئات هذه المواد.
سمحت دراسة خصائص الغازات لـ A. Avogadro بطرح فرضية، والتي تم تأكيدها لاحقًا من خلال البيانات التجريبية، وبالتالي أصبحت تُعرف باسم قانون Avogadro:

قانون أفوجادرو ينطوي على أهمية عاقبة: تحت نفس الظروف، 1 مول من أي غاز يشغل نفس الحجم.

ويمكن حساب هذا الحجم إذا كانت الكتلة معروفة 1 لتر غاز. في ظل ظروف طبيعية الظروف (NS) أي درجة الحرارة 273 ألف (درجة مئوية) والضغط 101,325 باسكال (760 ملم زئبق) , كتلة 1 لتر من الهيدروجين 0.09 جم، وكتلته المولية 1.0082 = 2.016 جم/مول. فإن الحجم الذي يشغله 1 مول من الهيدروجين في الظروف العادية يساوي 22.4 لتر

في ظل نفس الظروف الكتلة 1 لتر الأكسجين 1.492 جرام ; المولي 32 جرام/مول . ثم حجم الأكسجين عند (n.s.) يساوي أيضًا 22.4 مول.

لذلك:

الحجم المولي للغاز هو نسبة حجم المادة إلى كمية تلك المادة:

أين الخامس م - الحجم المولي للغاز (البعدلتر / مول ); V هو حجم مادة النظام.ن - كمية المادة الموجودة في النظام. إدخال المثال:الخامس م غاز (حسنًا.)=22.4 لتر/مول.

بناءً على قانون أفوجادرو، يتم تحديد الكتل المولية للمواد الغازية. كلما زادت كتلة جزيئات الغاز، زادت كتلة نفس الحجم من الغاز. تحتوي الحجوم المتساوية من الغازات تحت نفس الظروف على نفس العدد من الجزيئات، وبالتالي تحتوي على عدد مولات الغازات. نسبة كتل الأحجام المتساوية من الغازات تساوي نسبة كتلها المولية:

أين م 1 - كتلة حجم معين من الغاز الأول؛ م 2 — كتلة نفس الحجم من الغاز الثاني؛ م 1 و م 2 - الكتل المولية للغازين الأول والثاني.

عادة، يتم تحديد كثافة الغاز فيما يتعلق بأخف غاز - الهيدروجين (يشار إليه بـ د H2 ). الكتلة المولية للهيدروجين هي 2 جرام/مول . ولذلك نحصل.

الكتلة الجزيئية للمادة في الحالة الغازية تساوي ضعف كثافة الهيدروجين.

في كثير من الأحيان يتم تحديد كثافة الغاز بالنسبة للهواء (د ب ) . على الرغم من أن الهواء عبارة عن خليط من الغازات، إلا أنهم ما زالوا يتحدثون عن متوسط ​​كتلته المولية. وهو يساوي 29 جم / مول. في هذه الحالة، يتم تحديد الكتلة المولية بالتعبير م = 29د ب .

أظهر تحديد الكتل الجزيئية أن جزيئات الغازات البسيطة تتكون من ذرتين (H2، F2، Cl2، O2 N2) ، وتتكون جزيئات الغازات الخاملة من ذرة واحدة (هو، ني، آر، كر، إكس، آرن). بالنسبة للغازات النبيلة، "الجزيء" و"الذرة" متساويان.

قانون بويل ماريوت: عند درجة حرارة ثابتة، يتناسب حجم كمية معينة من الغاز عكسيا مع الضغط الذي يقع تحته.من هنا الكهروضوئية = ثابت ,
أين ر - ضغط، الخامس - حجم الغاز .

قانون جاي لوساك: عند ضغط ثابت والتغير في حجم الغاز يتناسب طرديا مع درجة الحرارة، أي.
V/T = ثابت،
أين ت - درجة الحرارة على نطاق واسع ل (كلفن)

قانون الغاز المشترك لبويل - ماريوت وجاي لوساك:
الكهروضوئية / T = ثابت.
تُستخدم هذه الصيغة عادةً لحساب حجم الغاز في ظل ظروف معينة إذا كان حجمه في ظل ظروف أخرى معروفًا. إذا تم الانتقال من الظروف العادية (أو إلى الظروف العادية)، فسيتم كتابة هذه الصيغة على النحو التالي:
الكهروضوئية / T = ص 0 الخامس 0 /ت 0 ,
أين ر 0 ،الخامس 0 ، ت 0 - الضغط وحجم الغاز ودرجة الحرارة في الظروف العادية ( ر 0 = 101325 باسكال , ت 0 = 273 ك الخامس 0 =22.4 لتر/مول) .

إذا كانت كتلة الغاز وكميته معروفة، ولكن من الضروري حساب حجمه، أو العكس، يتم استخدامه معادلة مندليف-كلابيرون:

أين ن - كمية المادة الغازية، مول؛ م - الكتلة، ز؛ م - الكتلة المولية للغاز، g/iol ; ر - ثابت الغاز العالمي. R = 8.31 جول/(مول*ك)

الجزء الأول

1. 1 مول من أي غاز عند n. ش. يحتل نفس الحجم أي ما يعادل 22.4 لترا. يسمى هذا المجلدالمولي ويشار إليه بـ Vm.

2. كمية المادة (ن) - النسبةحجم الغاز عند N ش. إلى الحجم المولي:
n = V/Vm=> يتم قياس Vm باللتر/مول.

3. لذلك كمية المادة

4. أكمل جدول "الخصائص الكمية للمواد"، وقم بإجراء الحسابات اللازمة.

الجزء الثاني

1. إنشاء علاقة بين الاسم وبعد الكمية.

2. أشر إلى الصيغ المشتقة من الصيغة الأساسية n = V/Vm.
2) V=n Vm
3) Vm=V/n

3. ما عدد الجزيئات التي تحتوي على 44.8 لترًا (NS) من ثاني أكسيد الكربون؟ حل المشكلة بطريقتين.

4. توصل إلى حالة مشكلة تحتاج فيها إلى العثور على عدد الجزيئات N إذا كان الحجم V معروفًا.
أوجد عدد جزيئات أكسيد النيتروجين الثنائي إذا كان حجمه 67.2 لترًا.
حل المشكلة بأي شكل من الأشكال.

5. احسب كتلة 78.4 لترًا من الكلور.

6. أوجد حجم 297 جم من الفوسجين (COCl2).

7. احسب كتلة 56 لترا من الأمونيا، محلول مائي 10% منها يعرف في الطب باسم "الأمونيا".

8. قم بإنشاء مشكلة باستخدام المفاهيم التي تعلمتها. استخدم جهاز الكمبيوتر الخاص بك لإنشاء رسم يوضح المشكلة. اقترح طريقة لحلها. هل صحيح أن 22.4 لترًا من النيتروجين أو 22.4 لترًا من الهيدروجين متساويان في الكتلة؟ ادعم إجابتك بالحسابات.

الغرض من الدرس:تشكيل مفهوم الأحجام المولية والمليمولية والكيلومولية للغازات ووحدات قياسها.

أهداف الدرس:

• التعليمية– توحيد الصيغ التي تمت دراستها مسبقًا والعثور على العلاقة بين الحجم والكتلة وكمية المادة وعدد الجزيئات وتوحيد وتنظيم معرفة الطلاب.
• التنموية- تنمية المهارات والقدرات على حل المشكلات، والقدرات على التفكير المنطقي، وتوسيع آفاق الطلاب، وإبداعهم، والقدرة على العمل مع الأدب الإضافي، والذاكرة طويلة المدى، والاهتمام بالموضوع.
• التعليمية- تثقيف الأفراد بمستوى عالٍ من الثقافة، لخلق الحاجة إلى النشاط المعرفي.

نوع الدرس:درس مشترك.

المعدات والكواشف:جدول "الحجم المولي للغازات"، صورة أفوجادرو، كوب، ماء، أكواب قياس بالكبريت، أكسيد الكالسيوم، الجلوكوز بكمية المادة 1 مول.

خطة الدرس:

1. اللحظة التنظيمية (دقيقة واحدة)
2. اختبار المعرفة في شكل مسح أمامي (10 دقائق)
3. ملء الجدول (5 دقائق)
4. شرح المادة الجديدة (10 دقائق)
5. التوحيد (10 دقائق)
6. تلخيص (3 دقائق)
7. الواجب المنزلي (دقيقة واحدة)

خلال الفصول الدراسية

1. اللحظة التنظيمية.

2. محادثة أمامية حول القضايا.

ما هي كتلة 1 مول من مادة تسمى؟

كيفية ربط الكتلة المولية وكمية المادة؟

ما هو رقم أفوجادرو؟

ما علاقة عدد أفوجادرو بكمية المادة؟

كيف يمكننا الربط بين كتلة المادة وعدد جزيئاتها؟

3. الآن املأ الجدول بحل المشكلات - وهذا عمل جماعي.

الصيغة والمواد	الوزن (جرام	الكتلة المولية، جم/مول	كمية المادة، مول	عدد الجزيئات	عدد أفوجادرو، الجزيئات/مول
أكسيد الزنك	?	81 جم / مول	؟ خلد	18 10 23 جزيء	6 10 23
ملغ	5.6 جرام	56 جم / مول	؟ خلد	?	6 10 23
BaCl2	?	؟ جم / مول	0.5 مول	3 10 23 جزيء	6 10 23

4. دراسة مواد جديدة.

"... لا نريد أن نعرف فقط كيف تعمل الطبيعة (وكيفية حدوث الظواهر الطبيعية)، بل نريد أيضًا، إن أمكن، تحقيق هدف، ربما يكون طوباويًا وجريئًا في المظهر، وهو معرفة السبب وراء كون الطبيعة على ما هي عليه تمامًا. هو وليس آخر. يجد العلماء أعظم الرضا في هذا.
البرت اينشتاين

لذا، هدفنا هو الحصول على أعلى درجات الرضا مثل العلماء الحقيقيين.

ما هو حجم 1 مول من المادة يسمى؟

على ماذا يعتمد الحجم المولي؟

ما هو الحجم المولي للماء إذا كان M r = 18 و ρ = 1 جم / مل؟

(طبعا 18 مل).

لتحديد الحجم، استخدمت الصيغة المعروفة من الفيزياء ρ = m / V (g/ml, g/cm3,kg/m3)

دعونا نقيس هذا الحجم باستخدام أدوات القياس. دعونا نقيس الأحجام المولية للكحول والكبريت والحديد والسكر. إنهم مختلفون لأن... كثافات مختلفة (جدول كثافات مختلفة).

ماذا عن الغازات؟ وتبين أن 1 مول من أي غاز في الظروف المحيطة. (0 درجة مئوية و760 مم زئبقي) يشغل نفس الحجم المولي البالغ 22.4 لتر/مول (كما هو موضح في الجدول). ماذا سيسمى حجم 1 كيلومتر؟ كيلومولار. وهي تساوي 22.4 م3/كمول. حجم الميليمولار 22.4 مل/مول.

من أين جاء هذا الرقم؟

ويترتب على ذلك قانون أفوجادرو. النتيجة الطبيعية لقانون أفوجادرو: 1 مول من أي غاز في الظروف المحيطة. تحتل حجم 22.4 لتر / مول.

وسنسمع الآن القليل عن حياة العالم الإيطالي. (تقرير عن حياة أفوجادرو)

الآن دعونا نلقي نظرة على اعتماد القيم على مؤشرات مختلفة:

صيغة المادة	الحالة المادية (لا.)	الوزن (جرام	الكثافة، جم/مل	حجم أجزاء من 1 مول، ل	كمية المادة، مول	العلاقة بين حجم المادة وكميتها
كلوريد الصوديوم	صلب	58,5	2160	0,027	1	0,027
ماء	سائل	18	1000	0,018	1	0,18
O2	غاز	32	1,43	22,4	1	22,4
ح 2	غاز	2	0,09	22,4	1	22,4
ثاني أكسيد الكربون	غاز	44	1,96	22,4	1	22,4
SO 2	غاز	64	2,86	22,4	1	22,4

من مقارنة البيانات التي تم الحصول عليها، استنتج (يتم التعبير عن العلاقة بين حجم وكمية المادة لجميع المواد الغازية (في الظروف القياسية) بنفس القيمة، والتي تسمى الحجم المولي.)

تم تحديده بـ V m ويتم قياسه باللتر/مول، وما إلى ذلك. دعونا نشتق صيغة لإيجاد الحجم المولي

فم = الخامس/الخامس ، من هنا يمكنك العثور على كمية المادة وحجم الغاز. الآن دعونا نتذكر الصيغ التي سبق دراستها، هل من الممكن الجمع بينها؟ يمكنك الحصول على صيغ عالمية للحسابات.

م/م = الخامس/الخامس م؛

الخامس / الخامس م = N / نا

5. الآن دعونا نعزز المعرفة المكتسبة بمساعدة الحساب الذهني، بحيث يمكن تطبيق المعرفة من خلال المهارات تلقائيا، أي أنها تتحول إلى مهارات.

للإجابة الصحيحة سوف تحصل على نقطة، وحسب عدد النقاط سوف تحصل على درجة.

1. ما هي صيغة الهيدروجين؟
2. ما هو وزنه الجزيئي النسبي؟
3. ما هي كتلتها المولية؟
4. ما عدد جزيئات الهيدروجين الموجودة في كل حالة؟
5. ما الحجم الذي سيشغلونه في الظروف العادية؟ 3 جرام H2 ؟
6. كم سيكون وزن 12 10 23 جزيء هيدروجين؟
7. ما الحجم الذي ستشغله هذه الجزيئات في كل حالة؟

والآن دعونا نحل المسائل في مجموعات.

المهمة رقم 1

عينة: ما الحجم الذي يشغله 0.2 mol N 2 عند مستوى الصفر؟

1. ما الحجم الذي يشغله 5 mol O 2 عند مستوى سطح الأرض؟
2. ما الحجم الذي يشغله 2.5 mol من H 2 عند مستوى سطح الأرض؟

المهمة رقم 2

العينة: ما كمية المادة التي تحتوي على الهيدروجين حجمها 33.6 لترا عند مستوى سطح الأرض؟

مشاكل لحلها بشكل مستقل

حل المسائل وفقا للمثال المعطى:

1. ما كمية المادة التي تحتوي على أكسجين حجمه 0.224 لتر في الظروف المحيطة؟
2. ما كمية المادة التي يحتويها ثاني أكسيد الكربون بحجم 4.48 لتر عند مستوى سطح الأرض؟

المهمة رقم 3

عينة: ما الحجم الذي سيشغله 56 جم من غاز ثاني أكسيد الكربون في الظروف العادية؟

مشاكل لحلها بشكل مستقل

حل المسائل وفقا للمثال المعطى:

1. ما الحجم الذي سيشغله 8 g من غاز O 2 في الظروف القياسية؟
2. ما الحجم الذي سيشغله 64 g من غاز SO 2 عند مستوى الصفر؟

المهمة رقم 4

العينة: ما الحجم الذي يحتوي على 3·10 23 جزيء من الهيدروجين H 2 عند مستوى الصفر؟

مشاكل لحلها بشكل مستقل

حل المسائل وفقا للمثال المعطى:

1. ما الحجم الذي يحتوي على 12.04 · 10 23 جزيء من الهيدروجين CO 2 في الظروف القياسية؟
2. ما الحجم الذي يحتوي على 3.01·10 23 جزيء من الهيدروجين O 2 في الظروف القياسية؟

وينبغي إعطاء مفهوم الكثافة النسبية للغازات على أساس معرفتهم بكثافة الجسم: D = ρ 1 /ρ 2، حيث ρ 1 هي كثافة الغاز الأول، ρ 2 هي كثافة الغاز الأول الغاز الثاني. أنت تعرف الصيغة ρ = m/V. استبدال m في هذه الصيغة بـ M، و V بـ V m، نحصل على ρ = M/V m. ثم يمكن التعبير عن الكثافة النسبية باستخدام الجانب الأيمن من الصيغة الأخيرة:

د = ρ 1 /ρ 2 = م 1 / م 2.

الاستنتاج: الكثافة النسبية للغازات هي رقم يوضح عدد المرات التي تكون فيها الكتلة المولية لغاز ما أكبر من الكتلة المولية لغاز آخر.

على سبيل المثال، تحديد الكثافة النسبية للأكسجين مقارنة بالهواء والهيدروجين.

6. تلخيص.

حل المشاكل لتوحيد:

أوجد الكتلة (un.s.): أ) 6 لترات. يا 3؛ ب) 14 لتر. غاز H2S ؟

ما هو حجم الهيدروجين في الظروف المحيطة؟ يتكون من تفاعل 0.23 جم من الصوديوم مع الماء؟

ما هي الكتلة المولية للغاز إذا كان 1 لتر. كتلته 3.17 جم؟ (تلميح! م = ρ V)