Przed rozwiązaniem problemów powinieneś nauczyć się wzorów i zasad znajdowania objętości gazu. Pamiętaj o prawie Avogadra. A objętość samego gazu można obliczyć za pomocą kilku wzorów, wybierając z nich odpowiedni. Przy wyborze niezbędnej formuły duże znaczenie mają warunki środowiskowe, w szczególności temperatura i ciśnienie.
Prawo Avogadra
Mówi, że przy tym samym ciśnieniu i tej samej temperaturze te same objętości różnych gazów będą zawierały taką samą liczbę cząsteczek. Liczba cząsteczek gazu zawartych w jednym molu to liczba Avogadro. Z tego prawa wynika, że: 1 kmol (kilomol) gazu doskonałego i dowolny, przy tym samym ciśnieniu i temperaturze (760 mm Hg i t \u003d 0 * C) zawsze zajmuje jedną objętość \u003d 22,4136 m3.
Jak określić objętość gazu
- Formuła V=n*Vm jest najczęściej spotykana w problemach. Tutaj objętość gazu w litrach wynosi V, Vm to molowa objętość gazu (l / mol), która w normalnych warunkach = 22,4 l / mol, a n to ilość substancji w molach. Gdy w warunkach nie ma ilości materii, ale jednocześnie jest masa materii, to postępujemy następująco: n=m/M. Tutaj M to g / mol (masa molowa substancji), a masa substancji w gramach to m. W układzie okresowym jest on zapisany pod każdym pierwiastkiem, podobnie jak jego masa atomowa. Dodaj wszystkie masy i uzyskaj pożądane.
- Jak więc obliczyć objętość gazu. Oto zadanie: rozpuść 10 g glinu w kwasie solnym. Pytanie: ile wodoru można uwolnić przy n. Na.? Równanie reakcji wygląda następująco: 2Al + 6HCl (przykład) = 2AlCl3 + 3H2. Na samym początku znajdujemy aluminium (ilość), które przereagowało według wzoru: n(Al)=m(Al)/M(Al). Masę aluminium (molową) bierzemy z układu okresowego M (Al) \u003d 27 g / mol. Podstawa: n(Al)=10/27=0,37mol. Z równania chemicznego wynika, że po rozpuszczeniu 2 moli aluminium powstały 3 mole wodoru. Należy obliczyć, ile wodoru uwolni się z 0,4 mola glinu: n(H2)=3*0,37/2=0,56mol. Zastąp dane we wzorze i znajdź objętość tego gazu. V=n*Vm=0,56*22,4=12,54l.
Gazy są najprostszym przedmiotem badań, dlatego ich właściwości i reakcje między substancjami gazowymi zostały zbadane najpełniej. Aby ułatwić nam parsowanie reguł decyzyjnych zadania obliczeniowe,w oparciu o równania reakcji chemicznych,wskazane jest rozważenie tych praw na samym początku systematycznego studiowania chemii ogólnej
Francuski naukowiec J.L. Gay-Lussac ustanowił prawo relacje zbiorcze:
Na przykład, 1 litr chloru łączy się z 1 litr wodoru , tworząc 2 litry chlorowodoru ; 2 litry tlenku siarki (IV) połączyć się z 1 litr tlenu, tworząc 1 litr tlenku siarki (VI).
Prawo to pozwoliło włoskiemu naukowcowi załóżmy, że cząsteczki gazów prostych ( wodór, tlen, azot, chlor itp.
) składać się z dwa identyczne atomy
. Kiedy wodór łączy się z chlorem, ich cząsteczki rozpadają się na atomy, a te ostatnie tworzą cząsteczki chlorowodoru. Ale ponieważ dwie cząsteczki chlorowodoru powstają z jednej cząsteczki wodoru i jednej cząsteczki chloru, objętość tej ostatniej musi być równa sumie objętości początkowych gazów.
Zatem stosunki objętościowe można łatwo wyjaśnić, jeśli wyjdziemy z koncepcji dwuatomowej natury cząsteczek prostych gazów ( H2, Cl2, O2, N2 itd.
)- To z kolei służy jako dowód na dwuatomową naturę cząsteczek tych substancji.
Badanie właściwości gazów pozwoliło A. Avogadro wyrazić hipotezę, która została później potwierdzona danymi eksperymentalnymi i dlatego stała się znana jako prawo Avogadra:
Z prawa Avogadro wynika ważna rzecz konsekwencja: w tych samych warunkach 1 mol dowolnego gazu zajmuje tę samą objętość.
Objętość tę można obliczyć, jeśli znana jest masa 1 litr gaz. Poniżej normy warunki, (n.o.), tj. temperatura 273K (O°C) i ciśnienie 101 325 Pa (760 mmHg) , masa 1 litra wodoru wynosi 0,09 g, jego masa molowa wynosi 1,008 · 2 = 2,016 g / mol. Wtedy objętość zajmowana przez 1 mol wodoru w normalnych warunkach jest równa 22,4 litra
W tych samych warunkach masa 1l tlen 1,492 g ; molowy 32g/mol . Wtedy objętość tlenu w (n.s.) jest również równa 22,4 mol.
Stąd:
Objętość molowa gazu to stosunek objętości substancji do ilości tej substancji:
Gdzie V M - objętość molowa gazu (wymiarl/mol ); V to objętość substancji układu;N to ilość materii w układzie. Przykład nagrania:V M gaz (Dobrze.)\u003d 22,4 l / mol.
Na podstawie prawa Avogadra wyznaczane są masy molowe substancji gazowych. Im większa masa cząsteczek gazu, tym większa masa tej samej objętości gazu. Równe objętości gazów w tych samych warunkach zawierają taką samą liczbę cząsteczek, a zatem liczbę moli gazów. Stosunek mas równych objętości gazów jest równy stosunkowi ich mas molowych:
Gdzie M 1 - masa określonej objętości pierwszego gazu; M 2 jest masą tej samej objętości drugiego gazu; M 1 I M 2 - masy molowe pierwszego i drugiego gazu.
Zwykle gęstość gazu określa się w odniesieniu do najlżejszego gazu - wodoru (oznacz D H2 ). Masa molowa wodoru wynosi 2g/mol . Dlatego dostajemy.
Masa cząsteczkowa substancji w stanie gazowym jest równa dwukrotności jej gęstości wodoru.
Gęstość gazu jest często określana względem powietrza. (D B ) . Chociaż powietrze jest mieszaniną gazów, nadal mówi się o jego średniej masie molowej. Jest równy 29 g/mol. W tym przypadku masa molowa jest dana przez M = 29D B .
Określenie mas cząsteczkowych wykazało, że cząsteczki prostych gazów składają się z dwóch atomów (H2, F2, Cl2, O2 N2) , a cząsteczki gazów obojętnych - z jednego atomu (On, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). W przypadku gazów szlachetnych „cząsteczka” i „atom” są równoważne.
Prawo Boyle'a - Mariotte:
w stałej temperaturze objętość danej ilości gazu jest odwrotnie proporcjonalna do ciśnienia, pod którym się znajduje.Stąd
pV = stała
,
Gdzie
R
- ciśnienie, V
- objętość gazu.
Prawo Gay-Lussaca:
przy stałym ciśnieniu, a zmiana objętości gazu jest wprost proporcjonalna do temperatury, tj.
V/T = stała
Gdzie
T
- temperatura na skali DO
(kelwin)
Połączone prawo gazowe Boyle'a - Mariotte'a i Gay-Lussaca:
pV/T = stała
Ten wzór jest zwykle używany do obliczania objętości gazu w danych warunkach, jeśli jego objętość jest znana w innych warunkach. Jeśli nastąpi przejście z warunków normalnych (lub do warunków normalnych), wówczas ta formuła jest zapisana w następujący sposób:
pV/T = p
0
V
0
/T
0
,
Gdzie R
0
, V
0
,T
0
-ciśnienie, objętość gazu i temperatura w normalnych warunkach ( R
0
= 101 325 Pa
, T
0
= 273 K
V
0
\u003d 22,4 l / mol)
.
Jeśli masa i ilość gazu są znane, ale konieczne jest obliczenie jego objętości lub odwrotnie, użyj Równanie Mendelejewa-Claiperona:
Gdzie N - ilość substancji gazowej, mol; M — masa, g; M jest masą molową gazu, g/żółtko ; R jest uniwersalną stałą gazową. R \u003d 8,31 J / (mol * K)
Część I
1. 1 mol dowolnego gazu w n. y. zajmuje tę samą objętość, równą 22,4 litra. Ten tom nazywa się molowy i jest oznaczony przez Vm.
2. Ilość substancji (n) - stosunek objętość gazu w n. y. do objętości molowej:
n = V/Vm=> Vm jest mierzone w l/mol.
3. Dlatego ilość substancji
4. Wypełnij tabelę „Ilościowa charakterystyka substancji”, wykonując niezbędne obliczenia.
część druga
1. Ustal związek między nazwą a wymiarem wartości.
2. Podaj wzory wyprowadzone ze wzoru głównego n = V/Vm.
2) V=n Vm
3) Vm=V/n
3. Ile cząsteczek znajduje się w 44,8 L (nie dotyczy) dwutlenku węgla? Rozwiąż zadanie na dwa sposoby.
4. Wymyśl warunek dla problemu, w którym musisz znaleźć liczbę cząsteczek N, jeśli znana jest objętość V.
Znajdź liczbę cząstek tlenku azotu (II), jeśli jego objętość wynosi 67,2 litra.
Rozwiąż problem w jakikolwiek sposób.
5. Oblicz masę 78,4 litrów (b.d.) chloru.
6. Znajdź objętość 297 g fosgenu (COCl2).
7. Oblicz masę 56 litrów amoniaku, którego 10% wodny roztwór jest znany w medycynie jako „amoniak”.
8. Wymyśl problem, korzystając z poznanych pojęć. Użyj komputera, aby stworzyć rysunek ilustrujący to zadanie. Zaproponuj sposób rozwiązania. Czy to prawda, że 22,4 litra azotu lub 22,4 litra wodoru ma taką samą masę? Swoją odpowiedź poprzyj obliczeniami.
Cel lekcji: uformować pojęcie molowych, milimolarnych i kilomolarnych objętości gazów oraz ich jednostek miary.
Cele Lekcji:
- Edukacyjny- utrwalić poznane wcześniej wzory i znaleźć zależność między objętością a masą, ilością substancji a liczbą cząsteczek, utrwalić i usystematyzować wiedzę studentów.
- Edukacyjny- rozwijanie umiejętności i zdolności rozwiązywania problemów, zdolności logicznego myślenia, poszerzania horyzontów uczniów, ich zdolności twórczych, umiejętności pracy z dodatkową literaturą, pamięci długotrwałej, zainteresowania tematem.
- Edukacyjny- kształcić osoby o wysokim poziomie kultury, kształtować potrzebę aktywności poznawczej.
Rodzaj lekcji: Lekcja łączona.
Sprzęt i odczynniki: Tabela „Objętość molowa gazów”, portret Avogadra, zlewka, woda, miarki z siarką, tlenkiem wapnia, glukozą w ilości 1 mol.
Plan lekcji:
- Moment organizacyjny (1 min.)
- Test wiedzy w formie ankiety frontalnej (10 min.)
- Uzupełnianie tabeli (5 min.)
- Wyjaśnienie nowego materiału (10 min.)
- Utrwalanie (10 min.)
- Podsumowanie (3 min.)
- Praca domowa (1 min.)
Podczas zajęć
1. Moment organizacyjny.
2. Frontalna rozmowa na tematy.
Jak nazywa się masa 1 mola substancji?
Jak powiązać masę molową i ilość substancji?
Jaka jest liczba Avogadro?
Jaki jest związek między liczbą Avogadra a ilością materii?
A jak powiązać masę i liczbę cząsteczek substancji?
3. Teraz wypełnij tabelę, rozwiązując zadania – to jest praca w grupach.
| Formuła, substancje | Waga | Masa molowa, g/mol | Ilość substancji, mol | Liczba cząsteczek | Liczba Avogadra, cząsteczki/mol |
| ZnO | ? | 81 g/mol | ? kret | 18 10 23 cząsteczki | 6 10 23 |
| MgS | 5,6g | 56 g/mol | ? kret | ? | 6 10 23 |
| BaCl2 | ? | ? g/mol | 0,5 mola | 3 10 23 cząsteczki | 6 10 23 |
4. Nauka nowego materiału.
„...Chcemy nie tylko wiedzieć, jak zorganizowana jest przyroda (i jak zachodzą zjawiska naturalne), ale także, jeśli to możliwe, osiągnąć cel, być może utopijny i śmiały z pozoru, dowiedzieć się, dlaczego natura jest właśnie taka i nie inny. W tym naukowcy znajdują najwyższą satysfakcję.
Alberta Einsteina
Naszym celem jest więc osiągnięcie najwyższej satysfakcji, jak prawdziwi naukowcy.
Jak nazywa się objętość 1 mola substancji?
Od czego zależy objętość molowa?
Jaka będzie objętość molowa wody, jeśli jej M r = 18 i ρ = 1 g/ml?
(oczywiście 18 ml).
Aby określić objętość, użyłeś wzoru znanego z fizyki ρ = m / V (g / ml, g / cm 3, kg / m 3)
Zmierzmy tę objętość za pomocą naczyń pomiarowych. Mierzymy objętości molowe alkoholu, siarki, żelaza, cukru. Są różne, bo gęstość jest inna (tabela różnych gęstości).
A co z gazami? Okazuje się, że 1 mol dowolnego gazu w n.o. (0°C i 760 mm Hg) zajmuje taką samą objętość molową 22,4 l/mol (pokazaną w tabeli). Jak nazywa się objętość 1 kilomola? Kilomolowy. Jest równa 22,4 m3 / kmol. Objętość milimolowa wynosi 22,4 ml/mol.
Skąd wziął się ten numer?
Wynika to z prawa Avogadra. Konsekwencja z prawa Avogadra: 1 mol dowolnego gazu w n.o. zajmuje objętość 22,4 l/mol.
Posłuchamy teraz trochę o życiu włoskiego naukowca. (raport o życiu Avogadra)
A teraz zobaczmy zależność wartości od różnych wskaźników:
| Formuła substancji | Stan zagregowany (w i.n.o.) | Waga | Gęstość, g/ml | Objętość porcji w 1 molu, l | Ilość substancji, mol | Zależność między objętością a ilością substancji |
| NaCl | Solidny | 58,5 | 2160 | 0,027 | 1 | 0,027 |
| H2O | płyn | 18 | 1000 | 0,018 | 1 | 0,18 |
| O2 | Gaz | 32 | 1,43 | 22,4 | 1 | 22,4 |
| H2 | Gaz | 2 | 0,09 | 22,4 | 1 | 22,4 |
| CO2 | Gaz | 44 | 1,96 | 22,4 | 1 | 22,4 |
| SO2 | gaz | 64 | 2,86 | 22,4 | 1 | 22,4 |
Z porównania uzyskanych danych wyciągnij wniosek (zależność między objętością a ilością substancji dla wszystkich substancji gazowych (przy N.O.) wyraża się tą samą wartością, którą nazywamy objętością molową).
Jest oznaczony V m i mierzony w l / mol itp. Wyprowadzamy wzór na znalezienie objętości molowej
Vm = V/w , stąd możesz znaleźć ilość substancji i objętość gazu. Przypomnijmy sobie teraz wcześniej badane formuły, czy można je łączyć? Możesz uzyskać uniwersalne wzory do obliczeń.
m/M = V/Vm;
V/Vm = N/Na
5. A teraz skonsolidujemy zdobytą wiedzę za pomocą liczenia ustnego, aby wiedza poprzez umiejętności została zastosowana automatycznie, to znaczy zamieniła się w umiejętności.
Za poprawną odpowiedź otrzymasz punkt, za ilość punktów otrzymasz ocenę.
- Jaki jest wzór na wodór?
- Jaka jest jego względna masa cząsteczkowa?
- Jaka jest jego masa molowa?
- Ile cząsteczek wodoru będzie w każdym przypadku?
- Jaka objętość będzie zajęta w n.o.s. 3 g H2?
- Ile waży 12 10 23 cząsteczek wodoru?
- Jaką objętość zajmą te cząsteczki w każdym przypadku?
Teraz rozwiążmy zadania w grupach.
Zadanie 1
Próbka: Jaka jest objętość 0,2 mola N 2 w stanie n.o.?
- Jaką objętość zajmuje 5 mol O 2 w stanie n.o.?
- Jaką objętość zajmuje 2,5 mola H 2 w stanie n.o.?
Zadanie nr 2
Próbka: Ile substancji zawiera 33,6 litra wodoru w stanie n.o.?
Zadania do samodzielnego rozwiązania
Rozwiąż zadania według podanego przykładu:
- Jaka ilość substancji zawiera tlen o objętości 0,224 litra w stanie n.o.?
- Jaka ilość substancji zawiera dwutlenek węgla o objętości 4,48 litra w stanie n.o.?
Zadanie nr 3
Próbka: Jaką objętość zajmie 56 g CO2 w NS?
Zadania do samodzielnego rozwiązania
Rozwiąż zadania według podanego przykładu:
- Jaką objętość zajmie 8 g gazowego O 2 w stanie n.o.?
- Jaką objętość zajmie 64 g gazowego SO 2 w stanie N.O.?
Zadanie nr 4
Próbka: Jaka objętość zawiera 3 10 23 cząsteczek wodoru H 2 w stanie n.o.?
Zadania do samodzielnego rozwiązania
Rozwiąż zadania według podanego przykładu:
- Jaka objętość zawiera 12,04 · 10 23 cząsteczek wodoru CO 2 w stanie n.o.?
- Jaka objętość zawiera 3,01 10 23 cząsteczek wodoru O 2 w stanie n.o.?
Pojęcie gęstości względnej gazów należy podać na podstawie ich znajomości gęstości ciała: D = ρ 1 /ρ 2, gdzie ρ 1 to gęstość pierwszego gazu, ρ 2 to gęstość drugi gaz. Znasz wzór ρ = m/V. Zastępując w tym wzorze m przez M, a V przez V m , otrzymujemy ρ = M / V m . Następnie gęstość względną można wyrazić za pomocą prawej strony ostatniego wzoru:
re \u003d ρ 1 / ρ 2 \u003d M 1 / M 2.
Wniosek: gęstość względna gazów to liczba pokazująca, ile razy masa molowa jednego gazu jest większa niż masa molowa innego gazu.
Na przykład określ względną gęstość tlenu za pomocą powietrza, wodoru.
6. Podsumowanie.
Rozwiąż problemy do naprawy:
Znajdź masę (n.o.): a) 6 l. około 3; b) 14 l. gaz H2S?
Jaka jest objętość wodoru w stanie n.o. powstaje w wyniku interakcji 0,23 g sodu z wodą?
Jaka jest masa molowa gazu, jeśli 1 litr. jego masa wynosi 3,17 g? (Wskazówka! m = ρ V)