Prieš spręsdami problemas, turėtumėte išmokti formules ir taisykles, kaip rasti dujų tūrį. Prisiminkite Avogadro dėsnį. O patį dujų tūrį galima apskaičiuoti naudojant kelias formules, iš jų pasirenkant tinkamą. Renkantis reikiamą formulę, didelę reikšmę turi aplinkos sąlygos, ypač temperatūra ir slėgis.
Avogadro dėsnis
Sakoma, kad esant tokiam pačiam slėgiui ir tokiai pačiai temperatūrai, tame pačiame skirtingų dujų tūryje bus tiek pat molekulių. Dujų molekulių, esančių viename molyje, skaičius yra Avogadro skaičius. Iš šio dėsnio išplaukia, kad: 1 Kmol (kilomolis) idealių dujų ir bet kurios tokios pat slėgio ir temperatūros (760 mm Hg ir t \u003d 0 * C) visada užima vieną tūrį \u003d 22,4136 m3.
Kaip nustatyti dujų tūrį
- Uždaviniuose dažniausiai randama formulė V=n*Vm. Čia dujų tūris litrais yra V, Vm yra molinis dujų tūris (l / mol), kuris normaliomis sąlygomis = 22,4 l / mol, o n yra medžiagos kiekis moliais. Kai sąlygose nėra medžiagos kiekio, bet tuo pat metu yra medžiagos masė, tada elgiamės taip: n=m/M. Čia M yra g / mol (medžiagos molinė masė), o medžiagos masė gramais yra m. Periodinėje lentelėje jis rašomas po kiekvienu elementu, kaip ir jo atominė masė. Sudėkite visas mases ir gaukite norimą.
- Taigi, kaip apskaičiuoti dujų tūrį. Štai užduotis: ištirpinkite 10 g aliuminio druskos rūgštyje. Klausimas: kiek vandenilio gali išsiskirti esant n. at.? Reakcijos lygtis atrodo taip: 2Al + 6HCl (pvz.) = 2AlCl3 + 3H2. Pačioje pradžioje randame aliuminį (kiekį), kuris sureagavo pagal formulę: n(Al)=m(Al)/M(Al). Aliuminio masę (molinę) paimame iš periodinės lentelės M (Al) \u003d 27 g / mol. Pakaitalas: n(Al)=10/27=0,37mol. Iš cheminės lygties matyti, kad ištirpus 2 moliams aliuminio susidarė 3 moliai vandenilio. Reikėtų paskaičiuoti, kiek vandenilio išsiskirs iš 0,4 molio aliuminio: n(H2)=3*0,37/2=0,56mol. Pakeiskite duomenis formulėje ir raskite šių dujų tūrį. V=n*Vm=0,56*22,4=12,54l.
Dujos yra paprasčiausias tyrimo objektas, todėl jų savybės ir reakcijos tarp dujinių medžiagų ištirtos išsamiai. Kad mums būtų lengviau analizuoti sprendimo taisykles skaičiavimo užduotis,remiantis cheminių reakcijų lygtimis,šiuos dėsnius patartina apsvarstyti pačioje sistemingo bendrosios chemijos studijų pradžioje
Prancūzų mokslininkas J.L. Gay-Lussac priėmė įstatymą masiniai santykiai:
Pavyzdžiui, 1 l chloro jungiasi su 1 l vandenilio , susidaro 2 litrai vandenilio chlorido ; 2 litrai sieros oksido (IV) Prisijungti su 1 litras deguonies, sudarydamas 1 litrą sieros oksido (VI).
Šis įstatymas leido italų mokslininkui tarkime, kad paprastų dujų molekulės ( vandenilis, deguonis, azotas, chloras ir kt.
) susideda iš du vienodi atomai
. Kai vandenilis susijungia su chloru, jų molekulės skyla į atomus, o pastarieji sudaro vandenilio chlorido molekules. Bet kadangi iš vienos vandenilio ir vienos chloro molekulės susidaro dvi vandenilio chlorido molekulės, pastarosios tūris turi būti lygus pradinių dujų tūrių sumai.
Taigi, tūrio santykiai yra lengvai paaiškinami, jei remiamės paprastų dujų molekulių diatominės prigimties koncepcija ( H2, Cl2, O2, N2 ir kt.
)- Tai, savo ruožtu, yra šių medžiagų molekulių diatominės prigimties įrodymas.
Dujų savybių tyrimas leido A. Avogadro išsakyti hipotezę, kuri vėliau pasitvirtino eksperimentiniais duomenimis, todėl tapo žinoma kaip Avogadro dėsnis:
Iš Avogadro įstatymo išplaukia svarbus dalykas pasekmė: tomis pačiomis sąlygomis 1 molis bet kokių dujų užima tą patį tūrį.
Šį tūrį galima apskaičiuoti, jei žinoma masė 1 l dujų. Esant normaliai sąlygos, (n.o.) t.y. temperatūra 273 K (O°C) ir spaudimas 101 325 Pa (760 mmHg) , 1 litro vandenilio masė yra 0,09 g, molinė masė 1,008 2 = 2,016 g / mol. Tada tūris, kurį normaliomis sąlygomis užima 1 molis vandenilio, yra lygus 22,4 l
Tomis pačiomis sąlygomis masė 1l deguonies 1,492g ; krūminiai 32g/mol . Tada deguonies tūris esant (n.s.) taip pat lygus 22,4 mol.
Taigi:
Molinis dujų tūris yra medžiagos tūrio ir tos medžiagos kiekio santykis:
Kur V m - molinis dujų tūris (matmenysl/mol ); V – sistemos medžiagos tūris;n yra medžiagos kiekis sistemoje. Įrašymo pavyzdys:V m dujų (Na.)\u003d 22,4 l / mol.
Remiantis Avogadro dėsniu, nustatomos dujinių medžiagų molinės masės. Kuo didesnė dujų molekulių masė, tuo didesnė to paties tūrio dujų masė. Vienoduose dujų tūriuose tomis pačiomis sąlygomis yra toks pat molekulių skaičius, taigi ir dujų moliai. Vienodų tūrių dujų masių santykis yra lygus jų molinių masių santykiui:
Kur m 1 - tam tikro tūrio pirmųjų dujų masė; m 2 yra antrųjų dujų to paties tūrio masė; M 1 Ir M 2 - pirmosios ir antrosios dujų molinės masės.
Paprastai dujų tankis nustatomas atsižvelgiant į lengviausias dujas - vandenilį (žymimas D H2 ). Vandenilio molinė masė yra 2g/mol . Todėl gauname.
Dujinės būsenos medžiagos molekulinė masė yra lygi dvigubai vandenilio tankiui.
Dujų tankis dažnai nustatomas oro atžvilgiu. (D B ) . Nors oras yra dujų mišinys, jie vis tiek kalba apie jo vidutinę molinę masę. Jis lygus 29 g/mol. Šiuo atveju molinė masė pateikiama pagal M = 29D B .
Molekulinių masių nustatymas parodė, kad paprastų dujų molekulės susideda iš dviejų atomų (H2, F2, Cl2, O2 N2) , o inertinių dujų molekulės – iš vieno atomo (Jis, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). Tauriųjų dujų atveju „molekulė“ ir „atomas“ yra lygiaverčiai.
Boyle'o įstatymas – Mariotte:
esant pastoviai temperatūrai, tam tikro dujų kiekio tūris yra atvirkščiai proporcingas slėgiui, kuriame jis yra.Iš čia
pV = konst
,
Kur
R
- spaudimas, V
- dujų tūris.
Gay-Lussac dėsnis:
esant pastoviam slėgiui ir dujų tūrio pokytis yra tiesiogiai proporcingas temperatūrai, t.y.
V/T = konst
Kur
T
- temperatūra skalėje KAM
(kelvinas)
Kombinuotas Boyle'o dujų įstatymas – Mariotte ir Gay-Lussac:
pV/T = pastovus.
Ši formulė dažniausiai naudojama apskaičiuojant dujų tūrį tam tikromis sąlygomis, jei žinomas jų tūris kitomis sąlygomis. Jei pereinama iš normalių sąlygų (arba į normalias sąlygas), ši formulė parašyta taip:
pV/T = p
0
V
0
/T
0
,
Kur R
0
,V
0
,T
0
-slėgis, dujų tūris ir temperatūra normaliomis sąlygomis ( R
0
= 101 325 Pa
, T
0
= 273 tūkst
V
0
\u003d 22,4 l / mol)
.
Jei žinoma dujų masė ir kiekis, bet būtina apskaičiuoti jų tūrį arba atvirkščiai, naudokite Mendelejevo-Klaiperono lygtis:
Kur n - dujinės medžiagos kiekis, mol; m — masė, g; M yra dujų molinė masė, g/yol ; R yra universali dujų konstanta. R \u003d 8,31 J / (mol * K)
I dalis
1. 1 molis bet kokių dujų esant n. y. užima tą patį tūrį, lygų 22,4 litro. Šis tūris vadinamas krūminis ir žymimas Vm.
2. Medžiagos kiekis (n) – santykis dujų tūris esant n. y. iki molinio tūrio:
n = V/Vm=> Vm matuojamas l/mol.
3. Todėl medžiagos kiekis
4. Užpildykite lentelę „Medžiagų kiekybinės charakteristikos“ atlikdami reikiamus skaičiavimus.
II dalis
1. Nustatykite ryšį tarp vertės pavadinimo ir dimensijos.
2. Nurodykite formules, kurios yra išvestos iš pagrindinės formulės n = V/Vm.
2) V=n Vm
3) Vm=V/n
3. Kiek molekulių yra 44,8 l (n.a.) anglies dioksido? Išspręskite problemą dviem būdais.
4. Sugalvokite uždavinio sąlygą, kurioje reikia rasti molekulių skaičių N, jei žinomas tūris V.
Raskite azoto oksido (II) dalelių skaičių, jei jo tūris yra 67,2 litro.
Išspręskite problemą bet kokiu būdu.
5. Apskaičiuokite 78,4 litro (n.a.) chloro masę.
6. Raskite 297 g fosgeno (COCl2) tūrį.
7. Apskaičiuokite 56 litrų amoniako masę, kurio 10% vandeninis tirpalas medicinoje žinomas kaip „amoniakas“.
8. Sugalvokite problemą naudodami išmoktas sąvokas. Kompiuteriu sukurkite piešinį šiai užduočiai iliustruoti. Pasiūlykite būdą tai išspręsti. Ar tiesa, kad 22,4 litro azoto arba 22,4 litro vandenilio turi tokią pat masę? Atsakymą pagrįskite skaičiavimais.
Pamokos tikslas: suformuoti molinių, milimolinių ir kilomolinių dujų tūrių bei jų matavimo vienetų sampratą.
Pamokos tikslai:
- Švietimo- įtvirtinti anksčiau tyrinėtas formules ir rasti ryšį tarp tūrio ir masės, medžiagos kiekio ir molekulių skaičiaus, įtvirtinti ir sisteminti studentų žinias.
- Švietimo- ugdyti gebėjimus ir gebėjimus spręsti problemas, gebėjimą logiškai mąstyti, plėsti mokinių akiratį, kūrybinius gebėjimus, gebėjimą dirbti su papildoma literatūra, ilgalaikę atmintį, domėjimąsi dalyku.
- Švietimo- ugdyti aukšto kultūros lygio asmenis, formuoti pažintinės veiklos poreikį.
Pamokos tipas: Kombinuota pamoka.
Įranga ir reagentai: Lentelė „Molinis dujų tūris“, Avogadro portretas, stiklinė, vanduo, matavimo taurelės su siera, kalcio oksidu, gliukoze po 1 mol.
Pamokos planas:
- Organizacinis momentas (1 min.)
- Žinių patikrinimas priekinės apklausos forma (10 min.)
- Lentelės užpildymas (5 min.)
- Naujos medžiagos paaiškinimas (10 min.)
- Tvirtinimas (10 min.)
- Apibendrinimas (3 min.)
- Namų darbai (1 min.)
Per užsiėmimus
1. Organizacinis momentas.
2. Frontalinis pokalbis klausimais.
Kaip vadinama 1 molio medžiagos masė?
Kaip susieti molinę masę ir medžiagos kiekį?
Koks yra Avogadro numeris?
Koks ryšys tarp Avogadro skaičiaus ir medžiagos kiekio?
O kaip susieti medžiagos masę ir molekulių skaičių?
3. Dabar užpildykite lentelę spręsdami uždavinius – tai grupinis darbas.
| Formulė, medžiagos | Svoris, g | Molinė masė, g/mol | Medžiagos kiekis, mol | Molekulių skaičius | Avogadro skaičius, molekulės/mol |
| ZnO | ? | 81 g/mol | ? apgamas | 18 10 23 molekulės | 6 10 23 |
| MgS | 5,6 g | 56 g/mol | ? apgamas | ? | 6 10 23 |
| BaCl2 | ? | ? g/mol | 0,5 mol | 3 10 23 molekulės | 6 10 23 |
4. Naujos medžiagos mokymasis.
„... Norime ne tik žinoti, kaip yra sutvarkyta gamta (ir kaip vyksta gamtos reiškiniai), bet ir, jei įmanoma, pasiekti tikslą, galbūt utopišką ir drąsų, išsiaiškinti, kodėl gamta yra būtent tokia ir ne kitas. Tuo mokslininkai randa didžiausią pasitenkinimą.
Albertas Einšteinas
Taigi, mūsų, kaip ir tikrų mokslininkų, tikslas – rasti didžiausią pasitenkinimą.
Koks yra 1 molio medžiagos tūris?
Nuo ko priklauso molinis tūris?
Koks bus molinis vandens tūris, jei jo M r = 18 ir ρ = 1 g/ml?
(Žinoma, 18 ml).
Norėdami nustatyti tūrį, naudojote iš fizikos žinomą formulę ρ = m / V (g / ml, g / cm 3, kg / m 3)
Išmatuokime šį tūrį matavimo indais. Matuojame alkoholio, sieros, geležies, cukraus molinius tūrius. Jie skiriasi, nes tankis skirtingas, (skirtingų tankių lentelė).
O kaip dujos? Pasirodo, 1 molis bet kokių dujų, esant n.o. (0 ° C ir 760 mm Hg) užima tą patį molinį tūrį 22,4 l / mol (parodyta lentelėje). Kaip vadinasi 1 kilomolio tūris? Kilomolarai. Jis lygus 22,4 m 3 / kmol. Milimolinis tūris yra 22,4 ml/mol.
Iš kur atsirado šis skaičius?
Tai išplaukia iš Avogadro dėsnio. Avogadro dėsnio pasekmė: 1 molis bet kokių dujų esant n.o. užima 22,4 l/mol tūrį.
Dabar šiek tiek išgirsime apie italų mokslininko gyvenimą. (ataskaita apie Avogadro gyvenimą)
O dabar pažiūrėkime verčių priklausomybę nuo skirtingų rodiklių:
| Medžiagos formulė | Bendra būsena (n.o.s.) | Svoris, g | Tankis, g/ml | Porcijų tūris 1 mol, l | Medžiagos kiekis, mol | Tūrio ir medžiagos kiekio santykis |
| NaCl | Tvirtas | 58,5 | 2160 | 0,027 | 1 | 0,027 |
| H2O | Skystis | 18 | 1000 | 0,018 | 1 | 0,18 |
| O2 | Dujos | 32 | 1,43 | 22,4 | 1 | 22,4 |
| H2 | Dujos | 2 | 0,09 | 22,4 | 1 | 22,4 |
| CO2 | Dujos | 44 | 1,96 | 22,4 | 1 | 22,4 |
| SO2 | dujų | 64 | 2,86 | 22,4 | 1 | 22,4 |
Palyginę gautus duomenis, padarykite išvadą (santykis tarp medžiagos tūrio ir kiekio visoms dujinėms medžiagoms (esant N.O.) išreiškiamas ta pačia verte, kuri vadinama moliniu tūriu.)
Jis žymimas V m ir matuojamas l / mol ir kt. Mes gauname molinio tūrio nustatymo formulę
Vm = V/v , iš čia galite rasti medžiagos kiekį ir dujų tūrį. Dabar prisiminkime anksčiau ištirtas formules, ar jas galima derinti? Galite gauti universalias skaičiavimo formules.
m/M = V/Vm;
V/Vm = N/Na
5. O dabar įgytas žinias įtvirtinsime skaičiavimo žodžiu pagalba, kad žinios per įgūdžius būtų pritaikytos automatiškai, tai yra virstų įgūdžiais.
Už teisingą atsakymą gausite tašką, pagal balų skaičių gausite įvertinimą.
- Kokia yra vandenilio formulė?
- Kokia jo santykinė molekulinė masė?
- Kokia jo molinė masė?
- Kiek vandenilio molekulių bus kiekvienu atveju?
- Koks tūris bus užimtas n.o.s. 3 g H2?
- Kiek svers 12 10 23 vandenilio molekulės?
- Kokį tūrį šios molekulės užims kiekvienu atveju?
Dabar spręskime problemas grupėse.
1 užduotis
Mėginys: koks yra 0,2 molio N 2 tūris n.o.?
- Kokį tūrį užima 5 mol O 2 esant n.o.?
- Kokį tūrį užima 2,5 molio H 2 esant n.o.?
2 užduotis
Pavyzdys: kiek medžiagos yra 33,6 litro vandenilio, kai nėra?
Savarankiško sprendimo užduotys
Išspręskite problemas pagal pateiktą pavyzdį:
- Kokiame kiekyje medžiagos yra deguonies, kurio tūris yra 0,224 litro, esant n.o.?
- Kokiame kiekyje medžiagos yra anglies dioksido, kurio tūris yra 4,48 litro, esant n.o.?
3 užduotis
Mėginys: kokį tūrį sunaudos 56 g CO dujų N.S.?
Savarankiško sprendimo užduotys
Išspręskite problemas pagal pateiktą pavyzdį:
- Kokį tūrį užims 8 g dujų O 2 esant n.o.?
- Kokį tūrį užims 64 g SO 2 dujų esant N.O.?
4 užduotis
Mėginys: kokiame tūryje yra 3 10 23 vandenilio H 2 molekulės n.o.?
Savarankiško sprendimo užduotys
Išspręskite problemas pagal pateiktą pavyzdį:
- Kokiame tūryje yra 12,04 · 10 23 vandenilio CO 2 molekulės n.o.?
- Kokiame tūryje n.o. yra 3,01 10 23 vandenilio O 2 molekulės?
Dujų santykinio tankio sąvoka turėtų būti pateikta remiantis jų žiniomis apie kūno tankį: D = ρ 1 /ρ 2, kur ρ 1 yra pirmųjų dujų tankis, ρ 2 yra dujų tankis. antros dujos. Jūs žinote formulę ρ = m/V. Šioje formulėje m pakeitę M, o V – V m, gauname ρ = M / V m . Tada santykinis tankis gali būti išreikštas naudojant paskutinės formulės dešinę pusę:
D \u003d ρ 1 / ρ 2 \u003d M 1 / M 2.
Išvada: santykinis dujų tankis yra skaičius, rodantis, kiek kartų vienų dujų molinė masė yra didesnė už kitų dujų molinę masę.
Pavyzdžiui, nustatykite santykinį deguonies tankį pagal orą, pagal vandenilį.
6. Apibendrinimas.
Išspręskite taisymo problemas:
Raskite masę (n.o.): a) 6 l. Apie 3; b) 14 l. dujos H 2 S?
Koks yra vandenilio tūris esant n.o. susidaro sąveikaujant 0,23 g natrio su vandeniu?
Kokia yra dujų molinė masė, jei 1 litras. jo masė yra 3,17 g? (Patarimas! m = ρ V)