נפח מולרי של חומרים גזים. נפח מולארי של גז

לפני פתרון בעיות, כדאי ללמוד את הנוסחאות והכללים כיצד למצוא את נפח הגז. זכור את חוק אבוגדרו. ואת נפח הגז עצמו ניתן לחשב באמצעות מספר נוסחאות, לבחור את המתאימה מהן. בעת בחירת הנוסחה הדרושה, יש חשיבות רבה לתנאי הסביבה, בפרט טמפרטורה ולחץ.

חוק אבוגדרו

הוא אומר שבאותו לחץ ובאותה טמפרטורה, אותם נפחים של גזים שונים יכילו את אותו מספר של מולקולות. מספר מולקולות הגז הכלולות בשומה אחת הוא המספר של אבוגדרו. מחוק זה נובע כי: 1 קמול (קילומול) של גז אידיאלי, וכל אחד, באותו לחץ וטמפרטורה (760 מ"מ כספית ו-t \u003d 0 * C) תמיד תופס נפח אחד \u003d 22.4136 מ"ק.

כיצד לקבוע את נפח הגז

• הנוסחה V=n*Vm נמצאת לרוב בבעיות. כאן, נפח הגז בליטרים הוא V, Vm הוא הנפח המולרי של הגז (l/mol), שבתנאים רגילים = 22.4 l/mol, ו-n הוא כמות החומר בשומות. כשאין כמות חומר בתנאים, אבל במקביל יש מסה של חומר, אז נמשיך כך: n=m/M. כאן M הוא g/mol (מסה מולרית של החומר), ומסת החומר בגרמים היא m. בטבלה המחזורית הוא כתוב מתחת לכל יסוד, כמו המסה האטומית שלו. חבר את כל ההמונים וקבל את הרצוי.
• אז איך לחשב את נפח הגז. הנה המשימה: ממיסים 10 גרם אלומיניום בחומצה הידרוכלורית. שאלה: כמה מימן יכול להשתחרר ב-n. בְּ.? משוואת התגובה נראית כך: 2Al + 6HCl (לדוגמה) = 2AlCl3 + 3H2. ממש בהתחלה אנו מוצאים אלומיניום (כמות) שהגיב לפי הנוסחה: n(Al)=m(Al)/M(Al). אנו לוקחים את המסה של אלומיניום (טוחנות) מהטבלה המחזורית M (Al) \u003d 27 גרם / מול. תחליף: n(Al)=10/27=0.37מול. ניתן לראות מהמשוואה הכימית ש-3 מולים של מימן נוצרו על ידי המסת 2 מולים של אלומיניום. יש לחשב כמה מימן ישתחרר מ-0.4 מולים של אלומיניום: n(H2)=3*0.37/2=0.56מול. החלף את הנתונים בנוסחה ומצא את נפח הגז הזה. V=n*Vm=0.56*22.4=12.54l.

גזים הם האובייקט הפשוט ביותר למחקר, ולכן תכונותיהם ותגובותיהם בין חומרים גזים נחקרו במלואם. על מנת להקל עלינו לנתח את כללי ההחלטה משימות חישוב,מבוסס על משוואות של תגובות כימיות,מומלץ לשקול חוקים אלה ממש בתחילת המחקר השיטתי של הכימיה הכללית

המדען הצרפתי J.L. גיי-לוסאק קבע את החוק יחסים בתפזורת:

לדוגמה, 1 ליטר כלור מתחבר עם 1 ליטר מימן , יוצרים 2 ליטר מימן כלורי ; 2 ליטר תחמוצת גופרית (IV) להתחבר עם 1 ליטר חמצן, יוצר 1 ליטר של תחמוצת גופרית (VI).

החוק הזה אפשר למדען האיטלקי נניח שהמולקולות של גזים פשוטים ( מימן, חמצן, חנקן, כלור וכו'. ) מורכב מ שני אטומים זהים . כאשר מימן מתחבר עם כלור, המולקולות שלהם מתפרקות לאטומים, והאחרונים יוצרים מולקולות של מימן כלורי. אך מכיוון ששתי מולקולות של מימן כלורי נוצרות ממולקולה אחת של מימן וממולקולה אחת של כלור, נפחה של האחרונה חייבת להיות שווה לסכום הנפחים של הגזים ההתחלתיים.
לפיכך, יחסי הנפח מוסברים בקלות אם נצא מהמושג של הטבע הדיאטומי של מולקולות הגזים הפשוטים ( H2, Cl2, O2, N2 וכו'. )- זה, בתורו, משמש כהוכחה לאופי הדיאטומי של המולקולות של חומרים אלה.
חקר המאפיינים של גזים אפשר לא.אבוגדרו להביע השערה, שאושרה מאוחר יותר על ידי נתונים ניסויים, ולכן נודעה כחוק אבוגדרו:

מהחוק של Avogadro נובע חשוב תוֹצָאָה: באותם תנאים, שומה אחת מכל גז תופסת את אותו נפח.

ניתן לחשב נפח זה אם המסה ידועה 1 ליטר גַז. תחת רגיל תנאים, (n.o.) כלומר טמפרטורה 273K (O°C) ולחץ 101 325 פא (760 מ"מ כספית) , המסה של 1 ליטר מימן היא 0.09 גרם, המסה המולרית שלו היא 1.008 2 = 2.016 גרם/מול. אז הנפח שתפוס על ידי 1 מול מימן בתנאים רגילים שווה ל 22.4 ליטר

באותם תנאים, המסה 1 ליטר חַמצָן 1.492 גרם ; טוֹחֶנֶת 32 גרם/מול . אז גם נפח החמצן ב-(n.s.) שווה ל 22.4 מול.

לָכֵן:

הנפח המולרי של גז הוא היחס בין נפח החומר לכמות החומר הזה:

איפה V M - נפח מולרי של גז (ממדl/mol ); V הוא נפח החומר של המערכת;נ הוא כמות החומר במערכת. דוגמה להקלטה:V M גַז (נו.)\u003d 22.4 ליטר/מול.

בהתבסס על חוק אבוגדרו נקבעות המסות המולריות של חומרים גזים. ככל שהמסה של מולקולות הגז גדולה יותר, כך המסה של אותו נפח גז גדולה יותר. נפחים שווים של גזים באותם תנאים מכילים את אותו מספר של מולקולות, ומכאן שומות הגזים. היחס בין המסות של נפחים שווים של גזים שווה ליחס המסות המולריות שלהם:

איפה M 1 - מסה של נפח מסוים של הגז הראשון; M 2 היא המסה של אותו נפח של הגז השני; M 1 ו M 2 - מסה מולרית של הגזים הראשון והשני.

בדרך כלל, צפיפות הגז נקבעת ביחס לגז הקל ביותר - מימן (מסומן ד H2 ). המסה המולרית של מימן היא 2 גרם/מול . לכן, אנחנו מקבלים.

המשקל המולקולרי של חומר במצב גז שווה לכפול מצפיפות המימן שלו.

צפיפות הגז נקבעת לרוב ביחס לאוויר. (ד ב ) . למרות שאוויר הוא תערובת של גזים, הם עדיין מדברים על המסה המולרית הממוצעת שלו. זה שווה ל-29g/mol. במקרה זה, המסה הטוחנית ניתנת על ידי M = 29D ב .

קביעת המשקלים המולקולריים הראתה שהמולקולות של גזים פשוטים מורכבות משני אטומים (H2, F2, Cl2, O2 N2) , והמולקולות של גזים אינרטיים - מאטום אחד (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). עבור גזים אצילים, "מולקולה" ו"אטום" שוות ערך.

חוק בויל - מריוט: בטמפרטורה קבועה, הנפח של כמות נתונה של גז עומד ביחס הפוך ללחץ שבו הוא נמצא.מכאן pV = const ,
איפה ר - לחץ, V - נפח גז.

חוק גיי-לוסאק: בלחץ קבוע והשינוי בנפח הגז עומד ביחס ישר לטמפרטורה, כלומר.
V/T = const
איפה ט - טמפרטורה בקנה מידה ל (קלווין)

חוק הגז המשולב של בויל - מריוט וגיי-לוסאק:
pV/T = const.
בדרך כלל משתמשים בנוסחה זו לחישוב נפח גז בתנאים נתונים, אם נפחו ידוע בתנאים אחרים. אם נעשה מעבר מתנאים רגילים (או לתנאים רגילים), אז נוסחה זו כתובה כך:
pV/T = p 0 V 0 /T 0 ,
איפה ר 0 ,V 0 ,T 0 -לחץ, נפח גז וטמפרטורה בתנאים רגילים ( ר 0 = 101 325 פא , ט 0 = 273 K V 0 \u003d 22.4 ליטר/מול) .

אם המסה וכמות הגז ידועות, אך יש צורך לחשב את נפחו, או להיפך, השתמש משוואת מנדלייב-קליפרון:

איפה נ - כמות חומר גז, מול; M - מסה, ג; M היא המסה המולרית של הגז, גרם/יול ; ר הוא קבוע הגז האוניברסלי. R \u003d 8.31 J / (מול * K)

חלק א'

1. 1 מול של כל גז ב-n. y. תופס את אותו נפח, שווה ל-22.4 ליטר. כרך זה נקראטוחנות ומסומן על ידי Vm.

2. כמות החומר (n) - יחסנפח הגז ב-n. y. לנפח טוחנת:
n = V/Vm=> Vm נמדד ב-l/mol.

3. לכן, כמות החומר

4. השלם את הטבלה "מאפיינים כמותיים של חומרים" על ידי ביצוע החישובים הדרושים.

חלק שני

1. קבע קשר בין השם והממד של הערך.

2. ציין את הנוסחאות שנגזרות מהנוסחה הראשית n = V/Vm.
2) V=n Vm
3) Vm=V/n

3. כמה מולקולות יש ב-44.8 ליטר (נ.א.) של פחמן דו חמצני? פתור את הבעיה בשתי דרכים.

4. העלו תנאי לבעיה שבו צריך למצוא את מספר המולקולות N, אם ידוע נפח V.
מצא את מספר החלקיקים של תחמוצת החנקן (II), אם נפחו הוא 67.2 ליטר.
פתור את הבעיה בכל דרך שהיא.

5. חשב את המסה של 78.4 ליטר (נ.א.) של כלור.

6. מצא את הנפח של 297 גרם של פוסגן (COCl2).

7. חשב את המסה של 56 ליטר אמוניה, שתמיסה מימית של 10% ממנה מכונה ברפואה "אמוניה".

8. העלו בעיה באמצעות המושגים שלמדתם. השתמש במחשב שלך כדי ליצור ציור להמחשת משימה זו. הצע דרך לפתור את זה. האם זה נכון של-22.4 ליטר חנקן או 22.4 ליטר מימן יש אותה מסה? תמכו את תשובתכם בחישובים.

מטרת השיעור:ליצור את המושג של נפחים מולריים, מילימולריים וקילומולים של גזים ויחידות המדידה שלהם.

מטרות השיעור:

• חינוכית- לגבש את הנוסחאות שנלמדו בעבר ולמצוא את הקשר בין נפח ומסה, כמות החומר ומספר המולקולות, לגבש ולבנות את הידע של התלמידים.
• חינוכית- לפתח את המיומנויות והיכולות לפתרון בעיות, יכולת חשיבה הגיונית, הרחבת אופקי התלמידים, יכולות היצירה שלהם, יכולת עבודה עם ספרות נוספת, זיכרון לטווח ארוך, עניין בנושא.
• חינוכית- לחנך אנשים בעלי רמת תרבות גבוהה, ליצור צורך בפעילות קוגניטיבית.

סוג שיעור:שיעור משולב.

ציוד וריאגנטים:טבלה "נפח טוחנת של גזים", דיוקן אבוגדרו, כוס, מים, כוסות מדידה עם גופרית, תחמוצת סידן, גלוקוז בכמות של 1 מול.

מערך שיעור:

1. רגע ארגוני (דקה אחת)
2. בדיקת ידע בצורה של סקר פרונטלי (10 דקות)
3. השלמת הטבלה (5 דקות)
4. הסבר על חומר חדש (10 דקות)
5. תיקון (10 דקות)
6. לסיכום (3 דקות)
7. שיעורי בית (דקה אחת)

במהלך השיעורים

1. רגע ארגוני.

2. שיחה פרונטלית בנושאים.

איך נקראת המסה של 1 מול של חומר?

איך להתייחס למסה מולרית ולכמות החומר?

מה המספר של אבוגדרו?

מה הקשר בין המספר של אבוגדרו לכמות החומר?

ואיך לקשור בין המסה והמספר של מולקולות של חומר?

3. כעת מלאו את הטבלה על ידי פתרון הבעיות - זו עבודה קבוצתית.

נוסחה, חומרים	משקל, ג	מסה מולרית, גרם/מול	כמות החומר, מול	מספר מולקולות	מספר אבוגדרו, מולקולות/מול
ZnO	?	81 גרם/מול	? חֲפַרפֶּרֶת	18 10 23 מולקולות	6 10 23
MgS	5.6 גרם	56 גרם/מול	? חֲפַרפֶּרֶת	?	6 10 23
BaCl2	?	? גרם/מול	0.5 מול	3 10 23 מולקולות	6 10 23

4. לימוד חומר חדש.

"... אנחנו רוצים לא רק לדעת איך הטבע מאורגן (ואיך מתרחשות תופעות טבע), אלא גם, במידת האפשר, להשיג את המטרה, אולי אוטופית ונועזת למראה, לברר מדוע הטבע הוא בדיוק כך. לא עוד אחד. בכך, מדענים מוצאים את הסיפוק הגבוה ביותר.
אלברט איינשטיין

אז המטרה שלנו היא למצוא את הסיפוק הגבוה ביותר, כמו מדענים אמיתיים.

איך קוראים לנפח של 1 מול של חומר?

במה תלוי נפח טוחנת?

מה יהיה הנפח הטוחני של מים אם הם M r = 18 ו- ρ = 1 גרם/מ"ל?

(כמובן 18 מ"ל).

כדי לקבוע את הנפח, השתמשת בנוסחה הידועה מהפיסיקה ρ = m / V (g / ml, g / cm 3, kg / m 3)

בואו נמדוד את הנפח הזה עם כלי מדידה. אנו מודדים את הנפחים הטוחנות של אלכוהול, גופרית, ברזל, סוכר. הם שונים, כי הצפיפות שונה, (טבלה של צפיפויות שונות).

מה עם גזים? מסתבר שמול 1 מכל גז ב-n.o. (0 מעלות צלזיוס ו-760 מ"מ כספית) תופסת אותו נפח טוחני של 22.4 ליטר / מול (מוצג בטבלה). מה שם הנפח של 1 קילומול? קילומולר. זה שווה ל-22.4 מ"ק/קמ"ל. הנפח המילימולרי הוא 22.4 מ"ל/מול.

מאיפה הגיע המספר הזה?

זה נובע מחוק אבוגדרו. תוצאה מחוק אבוגדרו: 1 מול של כל גז ב-n.o. תופסת נפח של 22.4 ליטר/מול.

כעת נשמע מעט על חייו של המדען האיטלקי. (דיווח על חייו של אבוגדרו)

ועכשיו בואו נראה את התלות של ערכים באינדיקטורים שונים:

נוסחת חומר	מצב מצטבר (ב-n.o.s.)	משקל, ג	צפיפות, גרם/מ"ל	נפח המנות במול 1, ליטר	כמות החומר, מול	קשר בין נפח וכמות החומר
NaCl	מוצק	58,5	2160	0,027	1	0,027
H2O	נוזל	18	1000	0,018	1	0,18
O2	גַז	32	1,43	22,4	1	22,4
H2	גַז	2	0,09	22,4	1	22,4
CO2	גַז	44	1,96	22,4	1	22,4
SO2	גַז	64	2,86	22,4	1	22,4

מהשוואה של הנתונים שהתקבלו, הסיק מסקנה (הקשר בין נפח וכמות החומר עבור כל החומרים הגזים (ב-N.O.) מבוטא באותו ערך, הנקרא נפח מולארי.)

הוא מסומן V m ונמדד ב-l/mol וכו'. אנו גוזרים נוסחה למציאת הנפח הטוחני

Vm = V/v , מכאן ניתן למצוא את כמות החומר ונפח הגז. כעת נזכיר את הנוסחאות שנלמדו בעבר, האם ניתן לשלב אותן? אתה יכול לקבל נוסחאות אוניברסליות לחישובים.

m/M = V/V m;

V/Vm = N/Na

5. ועכשיו נגבש את הידע הנרכש בעזרת ספירה בעל פה, כך שידע דרך מיומנויות מיושם אוטומטית, כלומר יהפכו לכישורים.

על התשובה הנכונה תקבלו נקודה, לפי מספר הנקודות תקבלו הערכה.

1. מהי הנוסחה למימן?
2. מה המשקל המולקולרי היחסי שלו?
3. מהי המסה הטוחנת שלו?
4. כמה מולקולות מימן יהיו בכל מקרה?
5. איזה נפח יתפוס ב-n.o.s. 3 גרם H2?
6. כמה ישקלו 12 10 23 מולקולות מימן?
7. איזה נפח יתפסו מולקולות אלו בכל מקרה?

עכשיו בואו נפתור בעיות בקבוצות.

משימה 1

דוגמה: מה הנפח של 0.2 מול N 2 ב-n.o.?

1. איזה נפח תופס על ידי 5 מול O 2 ב-n.o.?
2. איזה נפח תופס על ידי 2.5 מול H 2 ב-n.o.?

משימה מס' 2

דוגמה: כמה חומר מכיל 33.6 ליטר מימן ב-n.o.?

משימות לפתרון עצמאי

פתרו בעיות לפי הדוגמה הנתונה:

1. איזו כמות של חומר מכילה חמצן בנפח של 0.224 ליטר ב-n.o.?
2. איזו כמות של חומר מכילה פחמן דו חמצני בנפח של 4.48 ליטר ב-n.o.?

משימה מס' 3

דוגמה: איזה נפח יתפוס 56 גרם של גז CO ב-N.S.?

משימות לפתרון עצמאי

פתרו בעיות לפי הדוגמה הנתונה:

1. איזה נפח יתפוס 8 גרם של גז O 2 בלא?
2. איזה נפח יתפוס על ידי 64 גרם של גז SO 2 ב-N.O.?

משימה מס' 4

דוגמה: איזה נפח מכיל 3 10 23 מולקולות של מימן H 2 ב-n.o.?

משימות לפתרון עצמאי

פתרו בעיות לפי הדוגמה הנתונה:

1. איזה נפח מכיל 12.04 · 10 23 מולקולות של מימן CO 2 ב-n.o.?
2. איזה נפח מכיל 3.01 10 23 מולקולות של מימן O 2 ב-n.o.?

מושג הצפיפות היחסית של גזים צריך להינתן על בסיס הידע שלהם על צפיפות הגוף: D = ρ 1 /ρ 2, כאשר ρ 1 היא הצפיפות של הגז הראשון, ρ 2 היא הצפיפות של הגז הראשון. גז שני. אתה מכיר את הנוסחה ρ = m/V. החלפת m בנוסחה זו ב-M, ו-V ב-V m , נקבל ρ = M / V m . לאחר מכן ניתן לבטא את הצפיפות היחסית באמצעות הצד הימני של הנוסחה האחרונה:

D \u003d ρ 1 / ρ 2 \u003d M 1 / M 2.

מסקנה: הצפיפות היחסית של גזים היא מספר המראה כמה פעמים המסה המולרית של גז אחד גדולה מהמסה המולרית של גז אחר.

לדוגמה, קבע את הצפיפות היחסית של חמצן על ידי אוויר, על ידי מימן.

6. לסיכום.

פתרון בעיות לתיקון:

מצא את המסה (n.o.): א) 6 ליטר. בערך 3; ב) 14 ל'. גז H 2 S?

מהו נפח המימן ב-n.o. נוצר על ידי אינטראקציה של 0.23 גרם נתרן עם מים?

מהי המסה המולרית של הגז אם 1 ליטר. המסה שלו היא 3.17 גרם? (רמז! m = ρ V)