Aby poznać skład jakiejkolwiek substancji gazowej, musisz umieć posługiwać się takimi pojęciami, jak objętość molowa, masa molowa i gęstość substancji. W tym artykule przyjrzymy się, czym jest objętość molowa i jak ją obliczyć?
Ilość substancji
Obliczenia ilościowe przeprowadza się w celu faktycznego przeprowadzenia określonego procesu lub poznania składu i struktury określonej substancji. Obliczenia te są niewygodne do przeprowadzenia przy wartościach bezwzględnych mas atomów lub cząsteczek, ponieważ są one bardzo małe. W większości przypadków nie można również zastosować względnych mas atomowych, ponieważ nie są one powiązane z ogólnie przyjętymi miarami masy lub objętości substancji. Dlatego wprowadzono pojęcie ilości substancji, które oznacza się grecką literą v (nu) lub n. Ilość substancji jest proporcjonalna do liczby jednostek strukturalnych (cząsteczek, cząstek atomowych) zawartych w substancji.
Jednostką ilości substancji jest mol.
Mol to ilość substancji zawierająca tyle jednostek strukturalnych, ile atomów znajduje się w 12 g izotopu węgla.
Masa 1 atomu wynosi 12 a. e.m. zatem liczba atomów w 12 g izotopu węgla jest równa:
Na= 12g/12*1,66057*10 do potęgi - 24g=6,0221*10 do potęgi 23
Wielkość fizyczna Na nazywana jest stałą Avogadra. Jeden mol dowolnej substancji zawiera 6,02 * 10 do potęgi 23 cząstek.
Ryż. 1. Prawo Avogadra.
Objętość molowa gazu
Objętość molowa gazu to stosunek objętości substancji do ilości tej substancji. Wartość tę oblicza się, dzieląc masę molową substancji przez jej gęstość, stosując następujący wzór:
gdzie Vm to objętość molowa, M to masa molowa, a p to gęstość substancji.
Ryż. 2. Wzór na objętość molową.
W międzynarodowym systemie C objętość molowa substancji gazowych mierzy się w metrach sześciennych na mol (m 3 /mol)
Objętość molowa substancji gazowych różni się od substancji w stanie ciekłym i stałym tym, że pierwiastek gazowy w ilości 1 mola zajmuje zawsze tę samą objętość (o ile spełnione są te same parametry).
Objętość gazu zależy od temperatury i ciśnienia, dlatego przy obliczaniu należy przyjąć objętość gazu w normalnych warunkach. Za normalne warunki uważa się temperaturę 0 stopni i ciśnienie 101,325 kPa. Objętość molowa 1 mola gazu w normalnych warunkach jest zawsze taka sama i równa 22,41 dm 3 /mol. Objętość ta nazywana jest objętością molową gazu doskonałego. Oznacza to, że w 1 molu dowolnego gazu (tlenu, wodoru, powietrza) objętość wynosi 22,41 dm 3 /m.
Ryż. 3. Objętość molowa gazu w warunkach normalnych.
Tabela „objętość molowa gazów”
Poniższa tabela przedstawia objętość niektórych gazów:
| Gaz | Objętość molowa, l |
| H 2 | 22,432 |
| O2 | 22,391 |
| Cl2 | 22,022 |
| CO2 | 22,263 |
| NH 3 | 22,065 |
| TAK 2 | 21,888 |
| Ideał | 22,41383 |
Czego się nauczyliśmy?
Objętość molowa gazu badana w chemii (stopień 8), wraz z masą molową i gęstością, są wielkościami niezbędnymi do określenia składu konkretnej substancji chemicznej. Cechą gazu molowego jest to, że jeden mol gazu zawsze zawiera tę samą objętość. Objętość ta nazywana jest objętością molową gazu.
Testuj w temacie
Ocena raportu
Średnia ocena: 4.3. Łączna liczba otrzymanych ocen: 182.
Podczas badania substancji chemicznych ważnymi pojęciami są takie wielkości, jak masa molowa, gęstość substancji i objętość molowa. Czym zatem jest objętość molowa i czym się ona różni dla substancji w różnych stanach skupienia?
Objętość molowa: informacje ogólne
Aby obliczyć objętość molową substancji chemicznej, należy podzielić masę molową tej substancji przez jej gęstość. Zatem objętość molową oblicza się według wzoru:
gdzie Vm to objętość molowa substancji, M to masa molowa, p to gęstość. W międzynarodowym układzie SI wartość tę mierzy się w metrach sześciennych na mol (m 3 /mol).
Ryż. 1. Wzór na objętość molową.
Objętość molowa substancji gazowych różni się od substancji w stanie ciekłym i stałym tym, że pierwiastek gazowy w ilości 1 mola zajmuje zawsze tę samą objętość (o ile spełnione są te same parametry).
Objętość gazu zależy od temperatury i ciśnienia, dlatego przy obliczaniu należy przyjąć objętość gazu w normalnych warunkach. Za normalne warunki uważa się temperaturę 0 stopni i ciśnienie 101,325 kPa.
Objętość molowa 1 mola gazu w normalnych warunkach jest zawsze taka sama i równa 22,41 dm 3 /mol. Objętość ta nazywana jest objętością molową gazu doskonałego. Oznacza to, że w 1 molu dowolnego gazu (tlenu, wodoru, powietrza) objętość wynosi 22,41 dm 3 /m.
Objętość molową w warunkach normalnych można wyznaczyć za pomocą równania stanu gazu doskonałego, zwanego równaniem Clayperona-Mendelejewa:
gdzie R jest uniwersalną stałą gazową, R=8,314 J/mol*K=0,0821 l*atm/mol K
Objętość jednego mola gazu V=RT/P=8,314*273,15/101,325=22,413 l/mol, gdzie T i P to wartość temperatury (K) i ciśnienia w warunkach normalnych.
Ryż. 2. Tabela objętości molowych.
Prawo Avogadra
W 1811 r. A. Avogadro wysunął hipotezę, że równe objętości różnych gazów w tych samych warunkach (temperatura i ciśnienie) zawierają tę samą liczbę cząsteczek. Później hipoteza została potwierdzona i stała się prawem noszącym imię wielkiego włoskiego naukowca.
Ryż. 3. Amedeo Avogadro.
Prawo stanie się jasne, jeśli przypomnimy sobie, że w postaci gazowej odległość między cząsteczkami jest nieporównywalnie większa niż wielkość samych cząstek.
Zatem z prawa Avogadro można wyciągnąć następujące wnioski:
- Równe objętości dowolnych gazów pobranych w tej samej temperaturze i pod tym samym ciśnieniem zawierają tę samą liczbę cząsteczek.
- 1 mol zupełnie różnych gazów w tych samych warunkach zajmuje tę samą objętość.
- Jeden mol dowolnego gazu w normalnych warunkach zajmuje objętość 22,41 litra.
Konsekwencje prawa Avogadra i koncepcja objętości molowej opierają się na fakcie, że mol dowolnej substancji zawiera taką samą liczbę cząstek (dla gazów - cząsteczek), równą stałej Avogadro.
Aby dowiedzieć się, ile moli substancji rozpuszczonej znajduje się w jednym litrze roztworu, należy wyznaczyć stężenie molowe substancji ze wzoru c = n/V, gdzie n jest ilością substancji rozpuszczonej wyrażoną w molach, V jest objętość roztworu wyrażona w litrach C to molarność.
Czego się nauczyliśmy?
W programie nauczania chemii w ósmej klasie realizowany jest temat „Objętość molowa”. Jeden mol gazu zawsze zawiera tę samą objętość, równą 22,41 metra sześciennego/mol. Objętość ta nazywana jest objętością molową gazu.
Testuj w temacie
Ocena raportu
Średnia ocena: 4.2. Łączna liczba otrzymanych ocen: 64.
W chemii nie używają bezwzględnych mas cząsteczek, ale względną masę cząsteczkową. Pokazuje, ile razy masa cząsteczki jest większa niż 1/12 masy atomu węgla. Ilość tę określa p.
Względna masa cząsteczkowa jest równa sumie względnych mas atomowych atomów składowych. Obliczmy względną masę cząsteczkową wody.
Wiesz, że cząsteczka wody zawiera dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu. Wtedy jego względna masa cząsteczkowa będzie równa sumie iloczynów względnej masy atomowej każdego pierwiastka chemicznego i liczby jego atomów w cząsteczce wody:
Znając względne masy cząsteczkowe substancji gazowych, można porównać ich gęstości, czyli obliczyć gęstość względną jednego gazu od drugiego - D(A/B). Gęstość względna gazu A do gazu B jest równa stosunkowi ich względnych mas cząsteczkowych:
Obliczmy gęstość względną dwutlenku węgla do wodoru:
Teraz obliczamy gęstość względną dwutlenku węgla do wodoru:
D(łuk/hydr) = Mr(łuk): Mr(hydr) = 44:2 = 22.
Zatem dwutlenek węgla jest 22 razy cięższy od wodoru.
Jak wiadomo, prawo Avogadra dotyczy tylko substancji gazowych. Ale chemicy muszą mieć pojęcie o liczbie cząsteczek i porcjach substancji płynnych lub stałych. Dlatego, aby porównać liczbę cząsteczek w substancjach, chemicy wprowadzili wartość - masa cząsteczkowa .
Oznacza się masę molową M, jest on liczbowo równy względnej masie cząsteczkowej.
Nazywa się stosunek masy substancji do jej masy molowej ilość substancji .
Wskazana jest ilość substancji N. Jest to ilościowa cecha części substancji, wraz z masą i objętością. Ilość substancji mierzy się w molach.
Słowo „kret” pochodzi od słowa „cząsteczka”. Liczba cząsteczek w równych ilościach substancji jest taka sama.
Ustalono eksperymentalnie, że 1 mol substancji zawiera cząstki (na przykład cząsteczki). Liczba ta nazywana jest liczbą Avogadro. A jeśli dodamy do tego jednostkę miary – 1/mol, to będzie to wielkość fizyczna – stała Avogadro, która jest oznaczona jako N A.
Masę molową mierzy się w g/mol. Fizyczne znaczenie masy molowej jest takie, że masa ta stanowi 1 mol substancji.
Zgodnie z prawem Avogadro 1 mol dowolnego gazu zajmie tę samą objętość. Objętość jednego mola gazu nazywana jest objętością molową i oznaczana jest jako Vn.
W normalnych warunkach (tj. 0°C i normalne ciśnienie - 1 atm. lub 760 mm Hg lub 101,3 kPa) objętość molowa wynosi 22,4 l/mol.
Wtedy ilość substancji gazowej na poziomie gruntu wynosi można obliczyć jako stosunek objętości gazu do objętości molowej.
ZADANIE 1. Jaka ilość substancji odpowiada 180 g wody?
ZADANIE 2. Obliczmy objętość na poziomie zerowym, którą zajmie dwutlenek węgla w ilości 6 moli.
Bibliografia
- Zbiór problemów i ćwiczeń z chemii: klasa VIII: do podręcznika P.A. Orzhekovsky i inni „Chemia, klasa 8” / P.A. Orżekowski, N.A. Titow, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006. (s. 29-34)
- Ushakova O.V. Zeszyt ćwiczeń do chemii: klasa 8: do podręcznika P.A. Orżekowski i inni „Chemia. 8. klasa” / O.V. Ushakova, PI Bespałow, PA Orżekowski; pod. wyd. prof. rocznie Orzhekovsky – M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (s. 27-32)
- Chemia: klasa 8: podręcznik. dla edukacji ogólnej instytucje / P.A. Orżekowski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005. (§§ 12, 13)
- Chemia: inorg. chemia: podręcznik. dla 8 klasy. instytucja kształcenia ogólnego / G.E. Rudzitis, F.G. Feldmana. - M.: Edukacja, OJSC „Podręczniki moskiewskie”, 2009. (§§ 10, 17)
- Encyklopedia dla dzieci. Tom 17. Chemia / Rozdział. wyd.V.A. Wołodin, wed. naukowy wyd. I.Leenson. - M.: Avanta+, 2003.
- Ujednolicony zbiór cyfrowych zasobów edukacyjnych ().
- Elektroniczna wersja czasopisma „Chemia i Życie” ().
- Testy z chemii (online) ().
Praca domowa
1.s. 69 nr 3; s. 73 nr 1, 2, 4 z podręcznika „Chemia: 8 klasa” (P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005).
2. №№ 65, 66, 71, 72 ze Zbioru zadań i ćwiczeń z chemii: klasa VIII: do podręcznika P.A. Orzhekovsky i inni „Chemia, klasa 8” / P.A. Orżekowski, N.A. Titow, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006.
Cel lekcji: tworzą pojęcie molowych, milimolowych i kilomolarnych objętości gazów oraz ich jednostek miary.
Cele Lekcji:
- Edukacyjny– utrwalić poznane wcześniej wzory i znaleźć związek między objętością a masą, ilością substancji i liczbą cząsteczek, utrwalić i usystematyzować wiedzę uczniów.
- Rozwojowy– rozwijanie umiejętności i zdolności rozwiązywania problemów, zdolności logicznego myślenia, poszerzania horyzontów uczniów, ich kreatywności, umiejętności pracy z dodatkową literaturą, pamięci długotrwałej, zainteresowania tematem.
- Edukacyjny– kształcić jednostki o wysokim poziomie kultury, stwarzać potrzebę aktywności poznawczej.
Typ lekcji: Połączona lekcja.
Sprzęt i odczynniki: Tablica „Objętość molowa gazów”, portret Avogadro, zlewka, woda, miarki z siarką, tlenkiem wapnia, glukozą w ilości 1 mola substancji.
Plan lekcji:
- Moment organizacyjny (1 min.)
- Test wiedzy w formie ankiety frontalnej (10 min.)
- Wypełnianie tabeli (5 min.)
- Wyjaśnienie nowego materiału (10 min.)
- Konsolidacja (10 min.)
- Podsumowanie (3 min.)
- Praca domowa (1 min.)
Podczas zajęć
1. Moment organizacyjny.
2. Frontalna rozmowa na różne tematy.
Jak nazywa się masa 1 mola substancji?
Jak powiązać masę molową i ilość substancji?
Jaka jest liczba Avogadra?
Jak liczba Avogadro jest powiązana z ilością materii?
Jak możemy powiązać masę i liczbę cząsteczek substancji?
3. Teraz wypełnij tabelę rozwiązując zadania – jest to praca w grupach.
| Formuła, substancje | Waga, gr | 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 | 5,6 g | 56 g/mol | ? kret | ? | 6 10 23 |
| BaCl2 | ? | ? g/mol | 0,5 mola | 3 10 23 cząsteczki | 6 10 23 |
4. Studiowanie nowego materiału.
„...Chcemy nie tylko wiedzieć, jak działa przyroda (i jak zachodzą zjawiska naturalne), ale także, jeśli to możliwe, osiągnąć cel, być może utopijny i śmiały z pozoru - dowiedzieć się, dlaczego przyroda jest dokładnie taka, jaka jest jest, a nie inny. Największą satysfakcję naukowcy czerpią z tego.”
Alberta Einsteina
Naszym celem jest więc znalezienie 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).
Do określenia objętości posłużył się znanym z fizyki wzorem ρ = m/V (g/ml, g/cm3, kg/m3)
Zmierzmy tę objętość za pomocą przyborów pomiarowych. Zmierzmy objętości molowe alkoholu, siarki, żelaza, cukru. Różnią się, bo... różne gęstości (tabela różnych gęstości).
A co z gazami? Okazuje się, że 1 mol dowolnego gazu w warunkach otoczenia. (0°C i 760 mmHg) zajmuje tę samą objętość molową 22,4 l/mol (pokazaną w tabeli). Jak będzie się nazywać objętość 1 kilomola? Kilomol. Jest to równe 22,4 m 3 / kmol. Objętość milimolowa 22,4 ml/mol.
Skąd wzięła się ta liczba?
Wynika to z prawa Avogadro. Wniosek z prawa Avogadro: 1 mol dowolnego gazu w warunkach otoczenia. zajmuje objętość 22,4 l/mol.
Usłyszymy teraz trochę o życiu włoskiego naukowca. (raport z życia Avogadro)
Przyjrzyjmy się teraz zależności wartości od różnych wskaźników:
| Formuła substancji | Stan fizyczny (pod nr) | Waga, gr | Gęstość, g/ml | Objętość porcji 1 mola, l | Ilość substancji, mol | Zależność pomiędzy 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 |
| H 2 | Gaz | 2 | 0,09 | 22,4 | 1 | 22,4 |
| CO2 | Gaz | 44 | 1,96 | 22,4 | 1 | 22,4 |
| TAK 2 | 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 (w warunkach standardowych) wyraża się tą samą wartością, która nazywa się objętością molową).
Jest oznaczony jako V m i mierzony w l/mol itp. Wyprowadźmy wzór na znalezienie objętości molowej
Vm = V/w , stąd możesz znaleźć ilość substancji i objętość gazu. Przypomnijmy sobie teraz przestudiowane wcześniej formuły, czy można je połączyć? Można uzyskać uniwersalne wzory do obliczeń.
m/M = V/V m ;
V/V m = N/Na
5. Teraz utrwalmy zdobytą wiedzę za pomocą kalkulacji mentalnej, aby wiedza poprzez umiejętności została automatycznie zastosowana, czyli zamieniła się w umiejętności.
Za poprawną odpowiedź otrzymasz punkt, a zgodnie z liczbą 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?
- Jaką objętość zajmą w normalnych warunkach? 3 g H2?
- Ile będzie ważyć 12 10 23 cząsteczek wodoru?
- Jaką objętość zajmą te cząsteczki w każdym przypadku?
Teraz rozwiążmy problemy w grupach.
Zadanie nr 1
Próbka: Jaką objętość zajmuje 0,2 mol N 2 na poziomie zerowym?
- Jaką objętość zajmuje 5 moli O 2 na poziomie gruntu?
- Jaką objętość zajmuje 2,5 mola H2 na poziomie gruntu?
Zadanie nr 2
Próbka: Jaka ilość substancji zawiera wodór przy objętości 33,6 litra na poziomie gruntu?
Problemy do samodzielnego rozwiązania
Rozwiąż zadania według podanego przykładu:
- Jaka ilość substancji zawiera tlen przy objętości 0,224 litra w warunkach otoczenia?
- Jaką ilość substancji zawiera dwutlenek węgla w objętości 4,48 litra na poziomie gruntu?
Zadanie nr 3
Próbka: Jaką objętość zajmie 56 g CO w warunkach normalnych?
Problemy do samodzielnego rozwiązania
Rozwiąż zadania według podanego przykładu:
- Jaką objętość zajmie 8 g gazowego O 2 w warunkach otoczenia?
- Jaką objętość zajmie 64 g gazowego SO 2 przy poziomie zerowym?
Zadanie nr 4
Próbka: Jaka objętość zawiera 3·10 23 cząsteczek wodoru H 2 na poziomie zerowym?
Problemy do samodzielnego rozwiązania
Rozwiąż zadania według podanego przykładu:
- Jaka objętość zawiera 12,04 · 10 23 cząsteczek wodoru CO 2 w warunkach standardowych?
- Jaka objętość zawiera 3,01·10 23 cząsteczek wodoru O 2 w warunkach normalnych?
Pojęcie gęstości względnej gazów należy podawać na podstawie ich wiedzy o 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 m w tym wzorze przez M, a V przez V m, otrzymujemy ρ = M/V m. Następnie gęstość względną można wyrazić za pomocą prawej strony ostatniego wzoru:
re = ρ 1 / ρ 2 = M 1 / M 2.
Wniosek: gęstość względna gazów to liczba pokazująca, ile razy masa molowa jednego gazu jest większa od masy molowej innego gazu.
Na przykład określ gęstość względną tlenu w porównaniu z powietrzem i wodorem.
6. Podsumowanie.
Rozwiąż problemy w celu konsolidacji:
Znajdź masę (un.s.): a) 6 litrów. O3; b) 14 l. gaz H2S?
Jaka jest objętość wodoru w warunkach otoczenia? powstaje w wyniku oddziaływania 0,23 g sodu z wodą?
Jaka jest masa molowa gazu, jeśli wynosi 1 litr. jego masa wynosi 3,17 g? (Wskazówka! m = ρ V)
Materiał teoretyczny można znaleźć na stronie „Objętość molowa gazu”.
Podstawowe formuły i pojęcia:
Z prawa Avogadra wynika na przykład, że w tych samych warunkach 1 litr wodoru i 1 litr tlenu zawierają tę samą liczbę cząsteczek, chociaż ich rozmiary są bardzo różne.
Pierwszy wniosek z prawa Avogadra:
Objętość zajmowana przez 1 mol dowolnego gazu w normalnych warunkach (n.s.) wynosi 22,4 litra i nazywa się objętość molowa gazu(Wm).
V m = V/ν (m 3 /mol)
Tak zwane warunki normalne (n.s.):
- normalna temperatura = 0°C lub 273 K;
- normalne ciśnienie = 1 atm lub 760 mm Hg. lub 101,3 kPa
Z pierwszego wniosku prawa Avogadra wynika, że na przykład 1 mol wodoru (2 g) i 1 mol tlenu (32 g) zajmują tę samą objętość, równą 22,4 litra na poziomie gruntu.
Znając V m, możesz znaleźć objętość dowolnej ilości (ν) i dowolną masę (m) gazu:
V=V m ·ν V=V m ·(m/M)
Typowy problem 1: Jaka jest głośność przy nr. zajmuje 10 moli gazu?
V=V m ·ν=22,4·10=224 (l/mol)
Typowy problem 2: Jaka jest głośność przy nr. zajmuje 16 g tlenu?
V(O 2)=V m ·(m/M) M r (O 2)=32; M(O 2)=32 g/mol V(O 2)=22,4·(16/32)=11,2 l
Drugi wniosek z prawa Avogadro:
Znając gęstość gazu (ρ=m/V) w warunkach normalnych, możemy obliczyć masę molową tego gazu: M=22,4·ρ
Gęstość (D) jednego gazu nazywa się inaczej stosunkiem masy określonej objętości pierwszego gazu do masy podobnej objętości drugiego gazu, wziętej w tych samych warunkach.
Typowe zadanie 3: Określ gęstość względną dwutlenku węgla w porównaniu z wodorem i powietrzem.
D wodór (CO 2) = M r (CO 2)/M r (H 2) = 44/2 = 22 D powietrze = 44/29 = 1,5
- jedna objętość wodoru i jedna objętość chloru dają dwie objętości chlorowodoru: H 2 + Cl 2 = 2HCl
- dwie objętości wodoru i jedna objętość tlenu dają dwie objętości pary wodnej: 2H 2 + O 2 = 2H 2 O
Zadanie 1. Ile moli i cząsteczek zawiera 44 g dwutlenku węgla?
Rozwiązanie:
M(CO 2) = 12+16 2 = 44 g/mol ν = m/M = 44/44 = 1 mol N(CO 2) = ν N A = 1 6,02 10 23 = 6,02 ·10 23
Zadanie 2. Oblicz masę jednej cząsteczki ozonu i atomu argonu.
Rozwiązanie:
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 10 23) = 6,65 10 -23 g
Zadanie 3. Jaka jest objętość w warunkach standardowych? zajmuje 2 mole metanu.
Rozwiązanie:
ν = V/22,4 V(CH 4) = ν 22,4 = 2 22,4 = 44,8 l
Zadanie 4. Określ gęstość i gęstość względną tlenku węgla (IV) z wodoru, metanu i powietrza.
Rozwiązanie:
M r(CO2)=12+16.2=44; M(CO2)=44 g/mol M r(CH4)=12+1,4=16; M(CH4)=16 g/mol M r(H2)=1,2=2; M(H2)=2 g/mol M r (powietrze)=29; M(powietrze)=29 g/mol ρ=m/V ρ(CO 2)=44/22,4=1,96 g/mol D(CH 4)=M(CO 2)/M(CH 4)= 44/16= 2,75 D(H 2)=M(CO2)/M(H2)=44/2=22 D(powietrze)=M(CO2)/M(powietrze)=44/24= 1,52
Zadanie 5. Określ masę mieszaniny gazów, która zawiera 2,8 metra sześciennego metanu i 1,12 metra sześciennego tlenku węgla.
Rozwiązanie:
M r(CO2)=12+16.2=44; M(CO2)=44 g/mol M r(CH4)=12+1,4=16; M(CH 4) = 16 g/mol 22,4 metra sześciennego CH 4 = 16 kg 2,8 metra sześciennego CH 4 = x m(CH 4) = x = 2,8 16/22,4 = 2 kg 22,4 metra sześciennego CO 2 = 28 kg 1,12 metra sześciennego CO 2 = x m(CO 2)=x=1,12·28/22,4=1,4 kg m(CH 4)+m(CO 2)=2+1, 4=3,4 kg
Zadanie 6. Określ objętości tlenu i powietrza potrzebne do spalenia 112 metrów sześciennych dwuwartościowego tlenku węgla, jeśli zawiera on niepalne zanieczyszczenia w ułamku objętościowym 0,50.
Rozwiązanie:
- określ objętość czystego CO w mieszaninie: V(CO)=112·0,5=66 metrów sześciennych
- wyznacz objętość tlenu potrzebną do spalenia 66 metrów sześciennych CO: 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 66/44,8 = X/22,4 X = 66 22,4/44,8 = 33 m 3 lub 2V(CO)/V(O 2) = V 0 (CO)/V 0 (O 2) V - objętości molowe V 0 - objętości obliczone V 0 (O 2) = V(O 2)·(V 0 (CO)/2V(CO))
Zadanie 7. Jak zmieni się ciśnienie w naczyniu wypełnionym gazowym wodorem i chlorem po ich reakcji? Czy to samo dotyczy wodoru i tlenu?
Rozwiązanie:
- H 2 +Cl 2 =2HCl - w wyniku oddziaływania 1 mola wodoru i 1 mola chloru otrzymuje się 2 mole chlorowodoru: 1 (mol) + 1 (mol) = 2 (mol), zatem ciśnienie nie ulegnie zmianie, ponieważ uzyskana objętość mieszaniny gazów jest równa sumie objętości składników, które przereagowały.
- 2H 2 + O 2 = 2H 2 O - 2 (mol) + 1 (mol) = 2 (mol) - ciśnienie w naczyniu spadnie półtora raza, ponieważ z 3 objętości składników, które przereagowały, 2 otrzymuje się objętości mieszaniny gazów.
Zadanie 8. 12 litrów mieszaniny gazowej amoniaku i czterowartościowego tlenku węgla pod nr. mają masę 18 g. Ile każdego gazu znajduje się w mieszaninie?
Rozwiązanie:
V(NH 3)=x l V(CO 2)=y l M(NH 3)=14+1 3=17 g/mol M(CO 2)=12+16 2=44 g/mol m( NH 3)= x/(22,4·17) g m(CO 2)=y/(22,4·44) g Układ równań objętość mieszaniny: x+y=12 masa mieszaniny: x/(22,4·17)+y/(22,4· 44)=18 Po rozwiązaniu otrzymujemy: x=4,62 l y=7,38 l
Zadanie 9. Jaka ilość wody powstanie w wyniku reakcji 2 g wodoru i 24 g tlenu?
Rozwiązanie:
2H 2 + O 2 = 2H 2 O
Z równania reakcji jasno wynika, że liczba reagentów nie odpowiada stosunkowi współczynników stechiometrycznych w równaniu. W takich przypadkach obliczenia przeprowadza się przy użyciu substancji, która występuje w mniejszej ilości, czyli ta substancja będzie pierwsza w reakcji. Aby określić, którego ze składników brakuje, należy zwrócić uwagę na współczynnik w równaniu reakcji.
Ilości składników wyjściowych ν(H 2)=4/2=2 (mol) ν(O 2)=48/32=1,5 (mol)
Nie ma jednak potrzeby się spieszyć. W naszym przypadku do reakcji z 1,5 mola tlenu potrzebne są 3 mole wodoru (1,5 · 2), ale mamy tylko 2 mole, czyli brakuje 1 mola wodoru, aby całe półtora mola tlenu mogło przereagować. Dlatego obliczymy ilość wody za pomocą wodoru:
ν(H 2 O)=ν(H 2)=2 mol m(H 2 O) = 2 18=36 g
Problem 10. W temperaturze 400 K i pod ciśnieniem 3 atmosfer gaz zajmuje objętość 1 litra. Jaką objętość zajmie ten gaz przy poziomie zerowym?
Rozwiązanie:
Z równania Clapeyrona:
P·V/T = Pn ·Vn/Tn Vn = (PVT n)/(Pn T) Vn = (3,1,273)/(1,400) = 2,05 l
