Missä m on massa, M on moolimassa, V on tilavuus.
4. Avogadron laki. Sen perusti italialainen fyysikko Avogadro vuonna 1811. Samat tilavuudet mitä tahansa kaasua, otettuna samassa lämpötilassa ja samassa paineessa, sisältävät saman määrän molekyylejä.
Siten aineen määrän käsite voidaan muotoilla: 1 mooli ainetta sisältää hiukkasten määrän, joka on yhtä suuri kuin 6,02 * 10 23 (kutsutaan Avogadro-vakioksi)
Tämän lain seuraus on se 1 mooli mitä tahansa kaasua vie normaaleissa olosuhteissa (P 0 \u003d 101,3 kPa ja T 0 \u003d 298 K) tilavuuden, joka vastaa 22,4 litraa.
5. Boyle-Mariotten laki
Vakiolämpötilassa tietyn kaasumäärän tilavuus on kääntäen verrannollinen paineeseen, jossa se on:
6. Gay-Lussacin laki
Vakiopaineessa kaasun tilavuuden muutos on suoraan verrannollinen lämpötilaan:
V/T = vakio.
7. Kaasun tilavuuden, paineen ja lämpötilan välinen suhde voidaan ilmaista Boyle-Mariotte ja Gay-Lussac yhdistetty laki, jota käytetään tuomaan kaasumäärät tilasta toiseen:
P 0 , V 0 ,T 0 - tilavuuspaine ja lämpötila normaaleissa olosuhteissa: P 0 =760 mm Hg. Taide. tai 101,3 kPa; T 0 \u003d 273 K (0 0 C)
8. Riippumaton molekyylin arvon arviointi massat M voidaan tehdä käyttämällä ns tilayhtälöt ihanteelliselle kaasulle tai Clapeyron-Mendeleev yhtälöt :
pV = (m/M)*RT = vRT.(1.1)
Missä R - kaasun paine suljetussa järjestelmässä, V- järjestelmän tilavuus, T - kaasun massa T - absoluuttinen lämpötila, R- yleinen kaasuvakio.
Huomaa, että vakion arvo R voidaan saada korvaamalla yhtälöön (1.1) arvot, jotka kuvaavat yhtä moolia kaasua N.C:ssa:
r = (p V) / (T) \u003d (101,325 kPa 22,4 l) / (1 mol 273K) \u003d 8,31J / mol.K)
Esimerkkejä ongelmanratkaisusta
Esimerkki 1 Kaasun tilavuuden saattaminen normaaleihin olosuhteisiin.
Mikä tilavuus (n.o.) vie 0,4 × 10 -3 m 3 kaasua lämpötilassa 50 0 C ja paineessa 0,954 × 10 5 Pa?
Ratkaisu. Kaasun tilavuuden saattamiseksi normaaleihin olosuhteisiin käytä yleistä kaavaa, joka yhdistää Boyle-Mariotte- ja Gay-Lussacin lait:
pV/T = p 0 V 0/TO .
Kaasun tilavuus (n.o.) on , missä T 0 = 273 K; p 0 \u003d 1,013 × 105 Pa; T = 273 + 50 = 323 K;
m 3 \u003d 0,32 × 10 -3 m 3.
Kun (n.o.) kaasun tilavuus on 0,32 × 10 -3 m3.
Esimerkki 2 Kaasun suhteellisen tiheyden laskeminen sen molekyylipainosta.
Laske etaanin C 2 H 6 tiheys vedystä ja ilmasta.
Ratkaisu. Avogadron laista seuraa, että yhden kaasun suhteellinen tiheys toiseen verrattuna on yhtä suuri kuin molekyylimassojen suhde ( M h) näistä kaasuista, ts. D = M1/M2. Jos M 1С2Н6 = 30, M 2 H2 = 2, ilman keskimääräinen molekyylipaino on 29, jolloin etaanin suhteellinen tiheys suhteessa vetyyn on D H2 = 30/2 =15.
Etaanin suhteellinen tiheys ilmassa: D ilmaa= 30/29 = 1,03, so. etaani on 15 kertaa raskaampaa kuin vety ja 1,03 kertaa raskaampi kuin ilma.
Esimerkki 3 Kaasuseoksen keskimääräisen molekyylipainon määritys suhteellisella tiheydellä.
Laske keskimääräinen molekyylipaino kaasuseokselle, joka koostuu 80 % metaanista ja 20 % happea (tilavuuden mukaan), käyttämällä näiden kaasujen suhteellisen tiheyden arvoja vedyn suhteen.
Ratkaisu. Usein laskelmat tehdään sekoitussäännön mukaan, jonka mukaan kaksikomponenttisessa kaasuseoksessa olevien kaasujen tilavuuksien suhde on kääntäen verrannollinen seoksen tiheyden ja tämän seoksen muodostavien kaasujen tiheyksien välisiin eroihin. Merkitään kaasuseoksen suhteellinen tiheys läpimenevän vedyn suhteen D H2. se on suurempi kuin metaanin tiheys, mutta pienempi kuin hapen tiheys:
80D H2 - 640 = 320 - 20 D H2; D H2 = 9,6.
Tämän kaasuseoksen vedyn tiheys on 9,6. kaasuseoksen keskimääräinen molekyylipaino M H2 = 2 D H2 = 9,6 × 2 = 19,2.
Esimerkki 4 Kaasun moolimassan laskeminen.
Kaasun massa 0,327 × 10 -3 m 3 lämpötilassa 13 0 C ja paineessa 1,040 × 10 5 Pa on 0,828 × 10 -3 kg. Laske kaasun moolimassa.
Ratkaisu. Voit laskea kaasun moolimassan käyttämällä Mendeleev-Clapeyron yhtälöä:
Missä m on kaasun massa; M on kaasun moolimassa; R- molaarinen (yleinen) kaasuvakio, jonka arvo määräytyy hyväksytyillä mittayksiköillä.
Jos paine mitataan Pa:na ja tilavuus m 3:nä, niin R\u003d 8,3144 × 103 J / (kmol × K).
Teoreettinen materiaali, katso sivu "Kaasun molaarinen tilavuus".
Peruskaavat ja käsitteet:
Esimerkiksi Avogadron laista seuraa, että samoissa olosuhteissa 1 litra vetyä ja 1 litra happea sisältävät saman määrän molekyylejä, vaikka niiden koot vaihtelevat suuresti.
Avogadron lain ensimmäinen seuraus:
Tilavuus, joka vie 1 moolin mitä tahansa kaasua normaaleissa olosuhteissa (n.s.), on 22,4 litraa ja sitä kutsutaan ns. kaasun moolitilavuus(Vm).
V m \u003d V / ν (m 3 / mol)
Mitä kutsutaan normaaleiksi olosuhteiksi (n.o.):
- normaali lämpötila = 0 °C tai 273 K;
- normaalipaine = 1 atm tai 760 mmHg tai 101,3 kPa
Avogadron lain ensimmäisestä seurauksesta seuraa, että esimerkiksi 1 mooli vetyä (2 g) ja 1 mooli happea (32 g) vievät saman tilavuuden, mikä vastaa 22,4 litraa n.o.
Kun tiedät V m, voit löytää minkä tahansa kaasun määrän (ν) ja minkä tahansa massan (m) tilavuuden:
V = V m ν V = V m (m/M)
Tyypillinen tehtävä 1: Mikä on tilavuus n.o.s. vie 10 moolia kaasua?
V = V m ν = 22,4 10 = 224 (l/mol)
Tyypillinen tehtävä 2: Mikä on tilavuus n.o.s. vie 16 g happea?
V(O 2) = V m (m/M) M r (O 2) = 32; M(O 2) \u003d 32 g / mol V (O 2) \u003d 22,4 (16/32) \u003d 11,2 l
Avogadron lain toinen seuraus:
Kun tiedämme kaasun tiheyden (ρ=m/V) n.o.:ssa, voimme laskea tämän kaasun moolimassan: M = 22,4 ρ
Yhden kaasun tiheydeksi (D) kutsutaan muuten ensimmäisen kaasun tietyn tilavuuden massan suhdetta toisen kaasun vastaavan tilavuuden massan suhteeksi samoissa olosuhteissa.
Esimerkkitehtävä 3: Määritä vedyn ja ilman hiilidioksidin suhteellinen tiheys.
D vety (CO 2) \u003d M r (CO 2) / M r (H 2) \u003d 44/2 \u003d 22 D ilma \u003d 44/29 \u003d 1,5
- yksi tilavuus vetyä ja yksi tilavuus klooria antavat kaksi tilavuutta kloorivetyä: H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl
- kaksi tilavuutta vetyä ja yksi tilavuus happea antavat kaksi tilavuutta vesihöyryä: 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O
Tehtävä 1 . Kuinka monta moolia ja molekyylejä sisältää 44 g hiilidioksidia.
Ratkaisu:
M(CO 2) \u003d 12 + 16 2 \u003d 44 g / mol ν \u003d m / M \u003d 44/44 \u003d 1 mol N (CO 2) \u003d ν N A \u003d ν N A \u003d \u003d \u003d \u003d 10 23
Tehtävä 2. Laske yhden otsonimolekyylin ja argonatomin massa.
Ratkaisu:
M(O 3) = 16 3 = 48 g m(O 3) = M(O 3) / N A = 48 / (6,02 10 23) = 7,97 10 -23 g M (Ar) = 40 g m (Ar) = M (Ar) / N A = 40 / (6,02) = 0 - 6 23) = 0 - 1.
Tehtävä 3. Mikä on äänenvoimakkuus osoitteessa n.o. varaa 2 moolia metaania.
Ratkaisu:
ν \u003d V / 22,4 V (CH 4) \u003d ν 22,4 \u003d 2 22,4 \u003d 44,8 l
Tehtävä 4. Määritä hiilimonoksidin (IV) tiheys ja suhteellinen tiheys vedylle, metaanille ja ilmalle.
Ratkaisu:
Mr (C02) = 12 + 16,2 = 44; M(CO 2) = 44 g/mol M r (CH 4) = 12 + 1 4 = 16; M(CH4) = 16 g/mol M r (H2) = 1 2 = 2; M(H2) = 2 g/mol M r (ilma) = 29; M(ilma)=29 g/mol ρ=m/V ρ(CO2)=44/22,4=1,96 g/mol D(CH4)=M(CO2)/M(CH4)=44/16=2,75 D(H2)=M(CO2)/M(H2)=2/24(CO2)=M 4 4/24 = 1,52
Tehtävä 5. Määritä kaasuseoksen massa, joka sisältää 2,8 kuutiometriä metaania ja 1,12 kuutiometriä hiilimonoksidia.
Ratkaisu:
Mr (C02) = 12 + 16,2 = 44; M(CO 2) = 44 g/mol M r (CH 4) = 12 + 1 4 = 16; M (CH 4) \u003d 16 g / mol 22,4 kuutiometriä CH 4 \u003d 16 kg 2,8 kuutiometriä CH 4 \u003d x m (CH 4) \u003d x \u003d 2,8 16 / 22,4 kg \u002 kg CO 2,4 kuutiometriä 3d 28 kg 1,12 kuutiometriä CO 2 \u003d x m (CO 2) \u003d x \u003d 1,12 28 / 22,4 \u003d 1,4 kg m (CH 4) + m (CO 2) \u003d x m (CO 2) \u003d x m (CO 2) \u003d x \u003d
Tehtävä 6. Määritä 112 kuutiometrin kaksiarvoisen hiilimonoksidin, jossa on palamattomia epäpuhtauksia, polttamiseen tarvittavat hapen ja ilman tilavuudet tilavuusosuuksina 0,50.
Ratkaisu:
- määritä puhtaan CO:n tilavuus seoksessa: V (CO) \u003d 112 0,5 \u003d 66 kuutiometriä
- määritä hapen määrä, joka tarvitaan polttamaan 66 kuutiometriä CO:ta: 2CO + O 2 = 2CO 2 2mol + 1mol 66m 3 + X m 3 V (CO) = 2 22,4 = 44,8 m 3 V (O 2) = 22,4 m 3 V (CO) / V (O) / V (O 2) / V (O 2) moolitilavuudet V 0 - lasketut tilavuudet V 0 (O 2) \u003d V (O 2) (V 0 (CO) / 2 V (CO))
Tehtävä 7. Miten paine muuttuu vedyllä ja kloorilla täytetyssä astiassa, kun ne reagoivat? Samoin vedylle ja hapelle?
Ratkaisu:
- H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl - 1 mol vetyä ja 1 mol klooria vuorovaikutuksen seurauksena saadaan 2 mol kloorivetyä: 1 (mol) + 1 (mol) \u003d 2 (mol), joten paine ei muutu, koska tuloksena oleva tilavuus on yhtä suuri kuin seoksen tilavuus kaasuseoksen määrässä.
- 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O - 2 (mol) + 1 (mol) \u003d 2 (mol) - paine astiassa laskee puolitoista kertaa, koska 2 tilavuutta kaasuseosta saatiin 3 tilavuudesta reaktioon tulleita komponentteja.
Tehtävä 8. 12 litraa ammoniakin ja neliarvoisen hiilimonoksidin kaasuseosta n.o.s. joiden massa on 18 g. Kuinka paljon on kunkin kaasun seoksessa?
Ratkaisu:
V (NH 3) \u003d x l V (CO 2) \u003d y l M (NH 3) \u003d 14 + 1 3 \u003d 17 g / mol M (CO 2) \u003d 12 + 16 2 \u003 \u003d 12 + 16 2 \u003 m (4 NH2 \u003) m. 17) g m (CO 2) \u003d y / (22,4 44) g +y/(22,4 44)=18 Ratkaisun jälkeen saadaan: x=4,62 l y=7,38 l
Tehtävä 9. Kuinka paljon vettä saadaan 2 g vetyä ja 24 g happea reaktion tuloksena.
Ratkaisu:
2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O
Reaktioyhtälöstä voidaan nähdä, että reagoivien aineiden lukumäärä ei vastaa yhtälön stoikiometristen kertoimien suhdetta. Tällaisissa tapauksissa laskelmat tehdään aineelle, joka on pienempi, eli tämä aine päättyy ensimmäisenä reaktion aikana. Jotta voit määrittää, mistä komponenteista on pulaa, sinun on kiinnitettävä huomiota reaktioyhtälön kertoimeen.
Lähtökomponenttien määrät ν(H2)=4/2=2 (mol) ν(O 2)=48/32=1,5 (mol)
Kiirettä ei kuitenkaan tarvitse. Meidän tapauksessamme reaktioon 1,5 moolilla happea tarvitaan 3 moolia vetyä (1,5 2), ja meillä on sitä vain 2 moolia, eli 1 mooli vetyä ei riitä siihen, että kaikki puolitoista moolia happea reagoivat. Siksi laskemme vedyn veden määrän:
ν (H 2 O) \u003d ν (H 2) \u003d 2 mol m (H 2 O) \u003d 2 18 \u003d 36 g
Tehtävä 10. 400 K:n lämpötilassa ja 3 ilmakehän paineessa kaasun tilavuus on 1 litra. Minkä tilavuuden tämä kaasu vie n.o.s.:ssa?
Ratkaisu:
Clapeyronin yhtälöstä:
P V/T = P n V n / T n V n = (PVT n)/(P n T) V n = (3 1 273) / (1 400) = 2,05 l
Kaikkien kaasumaisten aineiden koostumuksen tuntemiseksi on kyettävä toimimaan sellaisilla käsitteillä kuin aineen moolitilavuus, moolimassa ja tiheys. Tässä artikkelissa pohditaan, mikä on moolitilavuus ja kuinka se lasketaan?
Aineen määrä
Kvantitatiiviset laskelmat suoritetaan tietyn prosessin toteuttamiseksi tai tietyn aineen koostumuksen ja rakenteen selvittämiseksi. Näitä laskelmia on hankala tehdä atomien tai molekyylien massojen absoluuttisilla arvoilla, koska ne ovat hyvin pieniä. Suhteellisia atomimassoja on myös useimmissa tapauksissa mahdotonta käyttää, koska ne eivät liity yleisesti hyväksyttyihin aineen massan tai tilavuuden mittauksiin. Siksi otettiin käyttöön aineen määrän käsite, jota merkitään kreikkalaisella kirjaimella v (nu) tai n. Aineen määrä on verrannollinen aineen sisältämien rakenneyksiköiden (molekyylien, atomihiukkasten) lukumäärään.
Aineen määrän yksikkö on mooli.
Mooli on aineen määrä, joka sisältää niin monta rakenneyksikköä kuin on atomeja 12 g:ssa hiili-isotooppia.
Yhden atomin massa on 12 a. e. m., joten atomien lukumäärä 12 g:ssa hiili-isotooppia on:
Na \u003d 12g / 12 * 1,66057 * 10 potenssiin -24g \u003d 6,0221 * 10 potenssiin 23
Fysikaalista määrää Na kutsutaan Avogadron vakioksi. Yksi mooli mitä tahansa ainetta sisältää 6,02 * 10 23 hiukkasen teholla.
Riisi. 1. Avogadron laki.
Kaasun molaarinen tilavuus
Kaasun moolitilavuus on aineen tilavuuden suhde kyseisen aineen määrään. Tämä arvo lasketaan jakamalla aineen moolimassa sen tiheydellä seuraavan kaavan mukaan:
missä Vm on moolitilavuus, M on moolimassa ja p on aineen tiheys.
Riisi. 2. Molaarisen tilavuuden kaava.
Kansainvälisessä C-järjestelmässä kaasumaisten aineiden moolitilavuuden mittaus suoritetaan kuutiometreinä per mooli (m 3 / mol)
Kaasumaisten aineiden moolitilavuus eroaa nestemäisessä ja kiinteässä olomuodossa olevista aineista siten, että 1 moolin kaasumainen elementti vie aina saman tilavuuden (jos samat parametrit havaitaan).
Kaasun tilavuus riippuu lämpötilasta ja paineesta, joten laskennassa tulisi ottaa kaasun tilavuus normaaleissa olosuhteissa. Normaaleina olosuhteina pidetään 0 asteen lämpötilaa ja 101,325 kPa:n painetta. 1 molin kaasun moolitilavuus normaaleissa olosuhteissa on aina sama ja on 22,41 dm 3 /mol. Tätä tilavuutta kutsutaan ihanteellisen kaasun moolitilavuudeksi. Eli 1 moolissa mitä tahansa kaasua (happi, vety, ilma) tilavuus on 22,41 dm 3 / m.
Riisi. 3. Kaasun molaarinen tilavuus normaaleissa olosuhteissa.
Taulukko "kaasujen moolitilavuus"
Seuraava taulukko näyttää joidenkin kaasujen tilavuuden:
| Kaasu | Molaaritilavuus, l |
| H2 | 22,432 |
| O2 | 22,391 |
| Cl2 | 22,022 |
| CO2 | 22,263 |
| NH3 | 22,065 |
| SO2 | 21,888 |
| Ihanteellinen | 22,41383 |
Mitä olemme oppineet?
Kemiassa tutkitun kaasun moolitilavuus (luokka 8) sekä moolimassa ja tiheys ovat välttämättömiä määriä tietyn kemiallisen aineen koostumuksen määrittämiseksi. Molaarisen kaasun ominaisuus on, että yksi mooli kaasua sisältää aina saman tilavuuden. Tätä tilavuutta kutsutaan kaasun moolitilavuudeksi.
Aihekilpailu
Raportin arviointi
Keskiarvoluokitus: 4.3. Saatujen arvioiden kokonaismäärä: 182.
Kemiassa ei käytetä molekyylien absoluuttisten massojen arvoja, vaan käytetään suhteellisen molekyylimassan arvoa. Se osoittaa, kuinka monta kertaa molekyylin massa on suurempi kuin 1/12 hiiliatomin massasta. Tämä arvo on merkitty M r:llä.
Suhteellinen molekyylipaino on yhtä suuri kuin sen ainesosien atomien suhteellisten atomimassojen summa. Laske veden suhteellinen molekyylipaino.
Tiedät, että vesimolekyyli sisältää kaksi vetyatomia ja yhden happiatomin. Silloin sen suhteellinen molekyylimassa on yhtä suuri kuin kunkin kemiallisen alkuaineen suhteellisen atomimassan ja sen atomien lukumäärän tulojen summa vesimolekyylissä:
Kun tiedetään kaasumaisten aineiden suhteelliset molekyylipainot, voidaan verrata niiden tiheyksiä, eli laskea yhden kaasun suhteellinen tiheys toisesta - D (A / B). Kaasun A suhteellinen tiheys kaasulle B on yhtä suuri kuin niiden suhteellisten molekyylimassojen suhde:
Laske vedyn hiilidioksidin suhteellinen tiheys:
Nyt lasketaan hiilidioksidin suhteellinen tiheys vedylle:
D (co.g./vety) = Mr (co.g.): Mr (vety) = 44:2 = 22.
Siten hiilidioksidi on 22 kertaa raskaampaa kuin vety.
Kuten tiedät, Avogadron laki koskee vain kaasumaisia aineita. Mutta kemistillä on oltava käsitys molekyylien lukumäärästä ja nestemäisten tai kiinteiden aineiden osista. Siksi kemistit esittelivät arvon vertaillakseen aineiden molekyylien määrää - moolimassa .
Moolimassa on merkitty M, se on numeerisesti yhtä suuri kuin suhteellinen molekyylipaino.
Aineen massan suhdetta sen moolimassaan kutsutaan aineen määrä .
Aineen määrä on merkitty n. Tämä on aineen osan määrällinen ominaisuus yhdessä massan ja tilavuuden kanssa. Aineen määrä mitataan mooliina.
Sana "mooli" tulee sanasta "molekyyli". Molekyylien määrä yhtä suurissa määrissä ainetta on sama.
Kokeellisesti on todettu, että 1 mooli ainetta sisältää hiukkasia (esimerkiksi molekyylejä). Tätä numeroa kutsutaan Avogadron numeroksi. Ja jos lisäät siihen mittayksikön - 1 / mol, se on fysikaalinen määrä - Avogadron vakio, jota merkitään N A.
Moolimassa mitataan g/mol. Moolimassan fysikaalinen merkitys on, että tämä massa on 1 mooli ainetta.
Avogadron lain mukaan 1 mooli mitä tahansa kaasua vie saman tilavuuden. Yhden kaasumoolin tilavuutta kutsutaan moolitilavuudeksi ja sitä merkitään V n .
Normaaleissa olosuhteissa (ja tämä on 0 ° C ja normaalipaine - 1 atm. Tai 760 mm Hg tai 101,3 kPa) molaarinen tilavuus on 22,4 l / mol.
Sitten kaasuaineen määrä kohdassa n.o. voidaan laskea kaasun tilavuuden ja moolitilavuuden suhteena.
TEHTÄVÄ 1. Mikä määrä ainetta vastaa 180 g vettä?
TEHTÄVÄ 2. Lasketaan tilavuus n.o.:ssa, jonka hiilidioksidin määrä on 6 mol.
Bibliografia
- Kokoelma kemian tehtäviä ja harjoituksia: 8. luokka: oppikirjaan P.A. Orzhekovsky ja muut. "Kemia, luokka 8" / P.A. Oržekovski, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006. (s. 29-34)
- Ushakova O.V. Kemian työkirja: 8. luokka: oppikirjaan P.A. Oržekovski ym. "Kemia. Luokka 8” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Oržekovski; alla. toim. prof. P.A. Oržekovski - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (s. 27-32)
- Kemia: 8. luokka: oppikirja. kenraalille laitokset / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005. (§§ 12, 13)
- Kemia: inorg. kemia: oppikirja. 8 solulle. yleinen laitos / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Koulutus, JSC "Moskova oppikirjat", 2009. (§§ 10, 17)
- Tietosanakirja lapsille. Osa 17. Kemia / Luku. toimittanut V.A. Volodin, johtava. tieteellinen toim. I. Leenson. - M.: Avanta +, 2003.
- Yksi kokoelma digitaalisia koulutusresursseja ().
- Sähköinen versio lehdestä "Chemistry and Life" ().
- Kemiatestit (verkossa) ().
Kotitehtävät
1.s. 69 nro 3; s.73 nro 1, 2, 4 oppikirjasta "Kemia: 8. luokka" (P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005).
2. №№ 65, 66, 71, 72 kokoelmasta Tehtäviä ja harjoituksia kemiassa: 8. luokka: oppikirjaan P.A. Orzhekovsky ja muut. "Kemia, luokka 8" / P.A. Oržekovski, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006.
Kaasun moolitilavuus on yhtä suuri kuin kaasun tilavuuden suhde tämän kaasun ainemäärään, ts.
V m = V(X) / n(X),
jossa V m - kaasun moolitilavuus - vakioarvo mille tahansa kaasulle tietyissä olosuhteissa;
V(X) on kaasun X tilavuus;
n(X) on kaasuaineen X määrä.
Kaasujen moolitilavuus normaaleissa olosuhteissa (normaalipaine p n \u003d 101 325 Pa ≈ 101,3 kPa ja lämpötila T n \u003d 273,15 K ≈ 273 K) on V m \u003d 22,4 l / mol.
Ihanteellisten kaasujen lait
Kaasuja koskevissa laskelmissa on usein tarpeen vaihtaa näistä olosuhteista normaaleihin olosuhteisiin tai päinvastoin. Tässä tapauksessa on kätevää käyttää kaavaa, joka seuraa Boyle-Mariotten ja Gay-Lussacin yhdistetystä kaasulakista:
pV / T = p n V n / T n
missä p on paine; V - tilavuus; T on lämpötila Kelvinin asteikolla; indeksi "n" tarkoittaa normaaleja olosuhteita.
Tilavuusosuus
Kaasuseosten koostumus ilmaistaan usein tilavuusosuudella - tietyn komponentin tilavuuden suhde järjestelmän kokonaistilavuuteen, ts.
φ(X) = V(X) / V
missä φ(X) - komponentin X tilavuusosuus;
V(X) - komponentin X tilavuus;
V on järjestelmän tilavuus.
Tilavuusosuus on mittaton suure, se ilmaistaan yksikön murto-osina tai prosentteina.
Esimerkki 1. Mikä tilavuus kestää 20 °C:n lämpötilassa ja 250 kPa:n paineessa ammoniakkia, joka painaa 51 g?
|
|
1. Määritä ammoniakkiaineen määrä: n (NH 3) \u003d m (NH 3) / M (NH 3) \u003d 51/17 \u003d 3 mol. 2. Ammoniakin tilavuus normaaleissa olosuhteissa on: V (NH 3) \u003d V m n (NH 3) \u003d 22,4 3 \u003d 67,2 l. 3. Kaavan (3) avulla saamme ammoniakin tilavuuden näihin olosuhteisiin (lämpötila T = (273 + 20) K = 293 K): V (NH 3) \u003d p n V n (NH 3) / pT n \u003d 101,3 293 67,2 / 250 273 \u003d 29,2 l. Vastaus: V (NH 3) \u003d 29,2 litraa. |
Esimerkki 2. Määritä tilavuus, jonka vetyä sisältävä kaasuseos, joka painaa 1,4 g, ja typpeä, joka painaa 5,6 g, kestää normaaleissa olosuhteissa.
|
|
1. Laske vedyn ja typen aineen määrä: n (N 2) \u003d m (N 2) / M (N 2) \u003d 5,6 / 28 \u003d 0,2 mol n (H 2) \u003d m (H 2) / M (H 2) \u003d 1,4 / 2 \u003d 0,7 mol 2. Koska normaalioloissa nämä kaasut eivät ole vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, kaasuseoksen tilavuus on yhtä suuri kuin kaasujen tilavuuksien summa, ts. V (seokset) \u003d V (N 2) + V (H 2) \u003d V m n (N 2) + V m n (H2) \u003d 22,4 0,2 + 22,4 0,7 \u003d 20,16 l. Vastaus: V (seos) \u003d 20,16 litraa. |
Volumetristen suhteiden laki
Kuinka ratkaista ongelma käyttämällä "volumetristen suhteiden lakia"?
Tilavuussuhteiden laki: Reaktioon osallistuvien kaasujen tilavuudet liittyvät toisiinsa pieninä kokonaislukuina, jotka ovat yhtä suuria kuin reaktioyhtälön kertoimet.
Reaktioyhtälöiden kertoimet osoittavat reagoivien ja muodostuneiden kaasumaisten aineiden tilavuuksien lukumäärän.
Esimerkki. Laske ilmamäärä, joka tarvitaan polttamaan 112 litraa asetyleeniä.
1. Muodostamme reaktioyhtälön:
2. Tilavuussuhteiden lain perusteella laskemme hapen tilavuuden:
112/2 \u003d X / 5, josta X \u003d 112 5 / 2 \u003d 280l
3. Määritä ilman tilavuus:
V (ilma) \u003d V (O 2) / φ (O 2)
V (ilma) \u003d 280 / 0,2 \u003d 1400 l.