Меню

Чему равен объем грамм молекулы любого газа при нормальных условиях

Количественные расчеты проводят с целью, чтобы в реальности осуществить тот или иной процесс или узнать состав и строение определенного вещества. Эти расчеты неудобно производить с абсолютными значениями массы атомов или молекул из-за того, что они очень малы. Относительные атомные массы также в большинстве случаев невозможно использовать, так как они не связаны с общепринятыми мерами массы или объема вещества. Поэтому введено понятие количество вещества, которое обозначается греческой буквой v (ню) или n. Количество вещества пропорционально числу содержащихся в веществе структурных единиц (молекул, атомных частиц).

моль – это такое количество вещества, которое содержит столько же структурных единиц, сколько атомов содержится в 12 г изотопа углерода.

Масса 1 атома равна 12 а. е. м., поэтому число атомов в 12 г изотопа углерода равно:

Физическая величина Na называется постоянной Авогадро. Один моль любого вещества содержит 6,02*10 в степени 23 частиц.

Молярный объем газа – это отношение объема вещества к количеству этого вещества. Эту величину вычисляют при делении молярной массы вещества на его плотность по следующей формуле:

где Vm – молярный объем, М – молярная масса, а p – плотность вещества.

Рис. 2. Молярный объем формула.

В международной системе Си измерение молярного объема газообразных веществ осуществляется в кубических метрах на моль (м 3 /моль)

Молярный объем газообразных веществ отличается от веществ, находящихся в жидком и твердом состоянии тем, что газообразный элемент количеством 1 моль всегда занимает одинаковый объем (если соблюдены одинаковые параметры).

Рис. 3. Молярный объем газа при нормальных условиях.

В следующей таблице представлен объем некоторых газов:

Газ Молярный объем, л
H2 22,432
O2 22,391
Cl2 22,022
CO2 22,263
NH3 22,065
SO2 21,888
Идеальный 22,41383

Молярный объем газа, изучаемый по химии (8 класс) наряду с молярной массой и плотностью являются необходимыми величинами для определения состава того или иного химического вещества. Особенностью молярного газа является то, что в одном моле газа всегда содержится одинаковый объем. Этот объем называется молярным объемом газа.

Средняя оценка: 4.3 . Всего получено оценок: 84.

Не понравилось? – Напиши в комментариях, чего не хватает.

  1. Количество вещества
  2. Молярный объем газа
  3. Таблица «молярный объем газов»
  4. Что мы узнали?
  5. Оценка доклада

По многочисленным просьбам теперь можно: сохранять все свои результаты, получать баллы и участвовать в общем рейтинге.

  1. 1. Господин Гусейнов 1,095
  2. 2. Сергей Ефремов 413
  3. 3. Роман Гончаренко 412
  4. 4. Ольга Кауфман 392
  5. 5. Solomon Moses 272
  6. 6. Анастасия Лаптева 249
  7. 7. Алексей 244
  8. 8. Георгий Непаридзе 154
  9. 9. Андрей Ревякин 154
  10. 10. Анна Литвякова 143
  1. 1. Дарья Барановская 6,846
  2. 2. Ramzan Ramzan 6,424
  3. 3. Елизавета Анчербак 5,070
  4. 4. Денис Христофоров 4,975
  5. 5. Iren Guseva 4,925
  6. 6. Администратор 4,837
  7. 7. Даниил Юраков 4,595
  8. 8. Алексей 4,541
  9. 9. Олег Чувилин 4,347
  10. 10. Анастасия Гудяева 4,288

Самые активные участники недели:

  • 1. Виктория Нойманн – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 2. Bulat Sadykov – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 3. Дарья Волкова – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.

Три счастливчика, которые прошли хотя бы 1 тест:

  • 1. Наталья Старостина – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 2. Николай З – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
  • 3. Давид Мельников – подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.

Карты электронные(код), они будут отправлены в ближайшие дни сообщением Вконтакте или электронным письмом.

источник

Теоретический материал смотри на странице “Молярный объём газа”.

Основные формулы и понятния:

Закон Авогадро
При одинаковой температуре и давлении одинаковые объемы любых газов содержат одинаковое кол-во молекул
Если V1=V2; T1=T2; P1=P2, то N1=N2

Из закона Авогадро, например, следует, что при одинаковых условиях в 1 литре водорода и в 1 литре кислорода содержится одинаковое кол-во молекул, хотя их размеры сильно разнятся.

Первое следствие из закона Авогадро:

Объём, который занимает 1 моль любого газа при нормальных условиях (н.у.), равен 22,4 литра и называется молярным объёмом газа (Vm).

Что называют нормальными условиями (н.у.):

  • нормальная температура = 0°C или 273 К;
  • нормальное давление = 1 атм или 760 мм рт.ст. или 101,3 кПа

Из первого следствия закона Авогадро вытекает, что, например, 1 моль водорода (2 г) и 1 моль кислорода (32 г) занимают один и тот же объем, равный 22,4 литра при н.у.

Зная Vm, можно найти объем любого кол-ва (ν) и любой массы (m) газа:

Типовая задача 1 : Какой объём при н.у. занимает 10 моль газа?

Типовая задача 2 : Какой объём при н.у. занимает 16 г кислорода?

Второе следствие из закона Авогадро:

Относительная плотность одного газа по другому газу равна отношению их молярных или относительных молекулярных масс
DY(X) = M(X)/M(Y) = Mr(X)/MrY

Зная пллотность газа (ρ=m/V) при н.у., можно вычислить молярную массу этого газа: M=22,4·ρ

Плотностью (D) одного газа по другому называют отношение массы определённого объёма первого газа к массе аналогичного объёма второго газа, взятого при одинаковых условиях.

Типовая задача 3 : Определить относительную плотность углекислого газа по водороду и воздуху.

Закон объёмных отношений
при одинаковых условиях отношение объёмов газов (а также объёмы газообразных продуктов), которые вступают в реакцию, соотносятся, как небольшие целые числа, коэффициенты в уравнениях реакций показывают числа объёмов реагировавших и образовавшихся газов
  • один объём водорода и один объём хлора дают два объёма хлористого водорода: H2+Cl2=2HCl
  • два объёма водорода и один объём кислорода дают два объёма водяного пара: 2H2+O2=2H2O

Задача 1 . Сколько молей и молекул содержится в 44 г углекислого газа.

Задача 2 . Вычислить массу одной молекулы озона и атома аргона.

Задача 3 . Какой объём при н.у. занимает 2 моля метана.

Задача 4 . Определить плотность и относительную плотность оксида углерода (IV) по водороду, метану и воздуху.

Задача 5 . Определить массу газовой смеси, в которую входят 2,8 кубометров метана и 1,12 кубометров оксида углерода.

Задача 6 . Определить объёмы кислорода и воздуха требуемые для сжигания 112 кубометров двухвалентного оксида углерода при содержании в нем негорючих примесей в объёмных долях 0,50.

  • определяем объём чистого CO в смеси:
  • определяем объём кислорода, необходимый для сжигания 66 кубов CO:

Задача 7 . Как изменится давление в сосуде, заполненном газами водорода и хлора после того, как они вступят в реакцию? Аналогично для водорода и кислорода?

  • H2+Cl2=2HCl – в результате взаимодействия 1 моля водорода и 1 моля хлора получается 2 моля хлороводорода: 1(моль)+1(моль)=2(моль), следовательно, давление не изменится, поскольку получившийся объм газовой смеси равен сумме объемов компонентов, вступивших в реакцию.
  • 2H2+O2=2H2O – 2(моль)+1(моль)=2(моль) – давление в сосуде уменьшится в полтора раза, поскольку из 3 объёмов компонентов, вступивших в реакцию, получилось 2 объёма газовой смеси.

Задача 8 . 12 литров газовой смеси из аммиака и четырехвалентного оксида углерода при н.у. имеют массу 18 г. Сколько в смеси каждого из газов?

Задача 9 . Какое кол-во воды получится в результате реакции 2 г водорода и 24 г кислорода.

Из уравнения реакции видно, что кол-ва реагирующих веществ не соответствуют отношению стехиометрических коэффициентов в уравнении. В таких случаях вычисления проводят по веществу, которого меньше, т.е., это вещество закончится первым в ходе реакции. Чтобы определить какой из компонентов находится в недостатке, надо обратить внимание на коэффициенте в уравнении реакции.

Однако, торопиться не надо. В нашем случае для реакции с 1,5 моль кислорода необходимо 3 моль водорода (1,5·2), а у нас его только 2 моль, т.е., не хватает 1 моль водорода, чтобы прореагировали все полтора моля кислорода. Поэтому, расчёт кол-ва воды будем вести по водороду:

Задача 10 . При температуре 400 К и давлении 3 атмосферы газ занимает объём 1 литр. Какой объем будет занимать этот газ при н.у.?

Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:

источник

Наряду с массой и объемом в химических расчетах часто используется количество вещества, пропорциональное числу содержащихся в веществе структурных единиц. При этом в каждом случае должно быть указано, какие именно структурные единицы (молекулы, атомы, ионы и т. д.) имеются в виду. Единицей количества вещества является моль.

Моль — количество вещества, содержащее столько молекул, атомов, ионов, электронов или других структурных единиц, сколько содержится атомов в 12 г изотопа углерода 12С.

Число структурных единиц, содержащихся в 1 моле вещества (постоянная Авогадро) определено с большой точностью; в практических расчетах его принимают равным 6,02 • 1024 моль -1 .

Нетрудно показать, что масса 1 моля вещества (мольная масса), – выраженная в граммах, численно равна относительной молекулярной массе этого вещества.

Читайте также:  Как сделать грот из ракушек для аквариума

Так, относительная молекулярная масса (или, сокращенно молекулярная масса) свободного хлора С1г равна 70,90. Следовательно, мольная масса молекулярного хлора составляет 70,90 г/моль. Однако мольная масса атомов хлора вдвое меньше (45,45 г/моль), так как 1 моль молекул хлора Сl содержит 2 моля атомов хлора.

Согласно закону Авогадро, в равных объемах любых газов, взятых при одной и той же температуре и одинаковом давлении, содержится одинаковое число молекул. Иными словами, одно и то же число молекул любого газа занимает при одинаковых условиях один и тот же объем. Вместе с тем 1 моль любого газа содержит одинаковое число молекул. Следовательно, при одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает один и тот же объем. Этот объем называется мольным объемом газа и при нормальных условиях (0°С, давление 101, 425 кПа) равен 22,4 л.

Объемным содержанием газа в газовой смеси называется часть объема газовой смеси, которую занимало бы содержащееся в ней количество данного газа при той же температуре и парциальном давлении, равном общему давлению газовой смеси; эта величина может быть выражена в долях общего объема (объемная доля) или в процентах от общего объема (процент по объему).

Например, утверждение «содержание диоксида углерода в воздухе составляет 0,04% (об.)» означает, что при парциальном давлении СО2, равном давлению воздуха, и при той же температуре диоксид углерода, содержащийся в воздухе, займет 0,04% общего объема, занимаемого воздухом.

Контрольное задание

1. Сопоставить числа молекул, содержащихся в 1 г NH4 и в 1 г N2. В каком случае и во сколько раз число молекул больше?

2. Выразить в граммах массу одной молекулы диоксида серы.

4. Сколько молекул содержится в 5,00 мл хлора при нормальных условиях?

4. Какой объем при нормальных условиях занимают 27 • 10 21 молекул газа?

5. Выразить в граммах массу одной молекулы NО2

6. Каково соотношение объемов, занимаемых 1 молем О2 и 1 молем Оз (условия одинаковые)?

7. Взяты равные массы кислорода, водорода и метана при одинаковых условиях. Найти отношение объемов взятых газов.

8. На вопрос, какой объем займет 1 моль воды при нормальных условиях, получен ответ: 22,4 л. Правильный ли это ответ?

9. Выразить в граммах массу одной молекулы HCl.

Сколько молекул диоксида углерода находится в 1 л воздуха, если объемное содержание СО2 составляет 0,04% (условия нормальные)?

10. Сколько молей содержится в 1 м 4 любого газа при нормальных условиях?

11. Выразить в граммах массу одной молекулы Н2О-

12. Сколько молей кислорода находится в 1 л воздуха, если объемное

содержание его составляет 21% (условия нормальные)?

14. Сколько молей азота находится в 1 л воздуха, если объемное содержание его составляет 78% (условия нормальные)?

14. Взяты равные массы кислорода, водорода и азота при одинаковых условиях. Найти отношение объемов взятых газов.

15. Сопоставить числа молекул, содержащихся в 1 г NО2 и в 1 г N2. В каком случае и во сколько раз число молекул больше?

16. Сколько молекул содержится в 2,00 мл водорода при нормальных условиях?

17. Выразить в граммах массу одной молекулы Н2О-

18. Какой объем при нормальных условиях занимают 17 • 10 21 молекул газа?

СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

При определении понятия скорости химической реакции необходимо различать гомогенные и гетерогенные реакции. Если реакция протекает в гомогенной системе, например, в растворе или в смеси газов, то она идет во всем объеме системы. Скоростью гомогенной реакции называется количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции за единицу времени в единице объема системы. Поскольку отношение числа молей вещества к объему, в котором оно распределено, есть молярная концентрация вещества, скорость гомогенной реакции можно также определить как изменение концентрации в единицу времени какого-либо из веществ: исходного реагента или продукта реакции. Чтобы результат расчета всегда был положительным, независимо, от того, производится он по реагенту или продукту, в формуле используется знак «±»:

.

В зависимости от характера реакции время может быть выражено не только в секундах, как требует система СИ, но также в минутах или часах. В ходе реакции величина ее скорости не постоянна, а непрерывно изменяется: уменьшается, так как уменьшаются концентрации исходных веществ. Вышеприведенный расчет дает среднее значение скорости реакции за некоторый интервал времени Δτ = τ2 – τ1. Истинная (мгновенная) скорость определяется как предел к которому стремится отношение ΔС/Δτ при Δτ → 0, т. е. истинная скорость равна производной концентрации по времени.

Для реакции, в уравнении которой есть стехиометрические коэффициенты, отличающиеся от единицы, значения скорости, выраженные по разным веществам, неодинаковы. Например для реакции А + 4В = D + 2Е расход вещества А равен одному молю, вещества В – трем молям, приход вещества Е – двум молям. Поэтому υ(А) = ⅓υ(В) = υ(D)υ(Е) или υ(Е). = ⅔υ(В).

Если реакция протекает между веществами, находящимися в различных фазах гетерогенной системы, то она может идти только на поверхности раздела этих фаз. Например, взаимодействие раствора кислоты и куска металла происходит только на поверхности металла. Скоростью гетерогенной реакции называется количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции за единицу времени на единице поверхности раздела фаз:

.

Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ выражается законом действующих масс: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ, возведенных в степени, равные коэффициентам при формулах этих веществ в уравнении реакции. Тогда для реакции

справедливо соотношение υ

·СА 2 ·СВ, а для перехода к равенству вводится коэффициент пропорциональности k, называемый константой скорости реакции:

(молярные концентрации в формулах могут обозначаться как буквой С с со­ответствующим индексом, так и формулой вещества, заключенной в квадратные скобки). Физический смысл константы скорости реакции – скорость реакции при концентрациях всех реагирующих веществ, равных 1 моль/л. Размерность константы скорости реакции зависит от числа сомножителей в правой части уравнения и может быть с –1 ; с –1 ·(л/моль); с –1 ·(л 2 /моль 2 ) и т. п., то есть такой, чтобы в любом случае при вычислениях скорость реакции выражалась в моль·л –1 ·с –1 .

Для гетерогенных реакций в уравнение закона действия масс входят концентрации только тех веществ, которые находятся в газовой фазе или в растворе. Концентрация вещества, находящегося в твердой фазе, представ­ляет постоянную величину и входит в константу скорости, например, для процесса горения угля С + О2 = СО2 закон действия масс записывается:

В системах, где одно или несколько веществ являются газами, скорость реакции зависит также и от давления. Например, при взаимодействии водорода с парами иода H2 + I2 =2HI скорость химической реакции будет определяться выражением:

Если увеличить давление, например, в 4 раза, то во столько же раз уменьшится объем, занимаемый системой, и, следовательно, во столько же раз увеличатся концентрации каждого из реагирующих веществ. Скорость реакции в этом случае возрастет в 9 раз

Зависимость скорости реакции от температуры описывается правилом Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые 10 градусов скорость реакции увеличивается в 2‑4 раза. Это означает, что при повышении температуры в арифметической прогрессии скорость химической реакции возрастает в геометрической прогрессии. Основанием в формуле прогрессии является температурный коэффициент скорости реакции γ, показывающий, во сколько раз увеличива­ется скорость данной реакции (или, что то же самое – константа скорости) при росте температуры на 10 градусов. Математически правило Вант-Гоффа выражается формулами:

или

где и – скорости реакции соответственно при начальной t1 и конечной t2 температурах. Правило Вант-Гоффа может быть также выражено следующими соотношениями:

; ; ; ,

где и – соответственно скорость и константа скорости реакции при тем­пературе t ; и – те же величины при температуре t +10n; n – число «десятиградусных» интервалов (n =(t2t1)/10), на которые изменилась температура (может быть числом целым или дробным, положительным или отрицательным).

Контрольное задание

1. Найти значение константы скорости реакции А + В —> АВ, если при концентрациях веществ А и В, равных соответственно 0,05 и 0,01 моль/л, скорость реакции равна 5 • 10 -5 моль/(л-мин).

2. Во сколько раз изменится скорость реакции 2А + В —> А2В, если концентрацию вещества А увеличить в 2 раза, а концентрацию вещества В уменьшить в 2 раза?

4. Во сколько раз следует увеличить концентрацию вещества, В2 в системе 2А2 (г.) + В2 (г.) = 2А2В(г.), чтобы при уменьшении концентрации вещества А в 4 раза скорость прямой реакции не изменилась?

Читайте также:  Лук севок как вырастить

4. Через некоторое время после начала реакции ЗА+В—>2C+D концентрации веществ составляли: [А] =0,04 моль/л; [В] = 0,01 моль/л; [С] =0,008 моль/л. Каковы исходные концентрации веществ А и В?

5. В системе СО + С12 = СОС12 концентрацию увеличили от 0,04 до 0,12 моль/л, а концентрацию хлора — от 0,02 до 0,06 моль/л. Во сколько раз возросла скорость прямой реакции?

6. Реакция между веществами А и В выражается уравнением: А + 2В → С. Начальные концентрации составляют: [А] = 0,04 моль/л, [В]о = 0,05 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,4. Найти начальную скорость реакции и скорость реакции по истечении некоторого времени, когда концентрация вещества А уменьшится на 0,01 моль/л.

7. Как изменится скорость реакции 2СO + О2 = 2СО2 , протекающей в закрытом сосуде, если увеличить давление в 2 раза?

8. Вычислить, во сколько раз увеличится скорость реакции, если повысить температуру системы от 20 °С до 100 °С, приняв значение температурного коэффициента скорости реакции равным 4.

9. Как изменится скорость реакции 2NO(r.) + 02 (г.) → 2N02(r.), если увеличить давление в системе в 4 раза;

10. Как изменится скорость реакции 2NO(r.) + 02 (г.) → 2N02(r.), если уменьшить объем системы в 4 раза?

11. Как изменится скорость реакции 2NO(r.) + 02 (г.) → 2N02(r.), если повысить концентрацию NO в 4 раза?

12. Чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если при увеличении температуры на 40 градусов скорость реакции

14. . Найти значение константы скорости реакции А + В —> АВ, если при концентрациях веществ А и В, равных соответственно 0,07 и 0,09 моль/л, скорость реакции равна 2,7 • 10 -5 моль/(л-мин).

14. Реакция между веществами А и В выражается уравнением: А + 2В → С. Начальные концентрации составляют: [А] = 0,01 моль/л, [В]о = 0,04 моль/л. Константа скорости реакции равна 0,5. Найти начальную скорость реакции и скорость реакции по истечении некоторого времени, когда концентрация вещества А уменьшится на 0,01 моль/л.

15. Как изменится скорость реакции 2NO(r.) + 02 (г.) → 2N02(r.), если увеличить давление в системе в 2 раза;

16. В системе СО + С12 = СОС12 концентрацию увеличили от 0,05 до 0,1 моль/л, а концентрацию хлора — от 0,04 до 0,06 моль/л. Во сколько раз возросла скорость прямой реакции?

17. Вычислить, во сколько раз увеличится скорость реакции, если повысить температуру системы от 20 °С до 80 °С, приняв значение температурного коэффициента скорости реакции равным 2.

18. Вычислить, во сколько раз увеличится скорость реакции, если повысить температуру системы от 40 °С до 90 °С, приняв значение температурного коэффициента скорости реакции равным 4.

ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ. ОБРАЗОВАНИЕ Й СТРУКТУРА МОЛЕКУЛ

1.Какие типы химической связи Вам известны? Приведите пример образования ионной связи по методу валентных связей.

2. Какую химическую связь называют ковалентной? Что характерно для ковалентного типа связи?

4. Какими свойствами характеризуется ковалентная связь? Покажите это на конкретных примерах.

4. Какой тип химической связи в молекулах Н2; Cl2 НС1?

5.Какой характер имеют связи в молекулах NCI4,CS2, СО2? Укажите для каждой нз них направление смещения общей электронной пары.

6. Какую химическую связь называют ионной? Что характерно для ионного типа связи?

7. Какой тип связи в молекулах NaCl, N2, Cl2?

8. Изобразите все возможные способы перекрывания s-орбитали с р-орбиталью;. Укажите направленность связи при этом.

9. Объясните донорно-акцепторный механизм ковалентной связи на примере образования иона фосфония [РН4]+.

10.В молекулах СО, С02, связь полярная или неполярная? Объясните. Опишите водородную связь.

11. Почему некоторые молекулы, имеющие полярные связи, в целом являются неполярными?

12.Ковалентный или ионный тип связи характерен для следующих соединений: Nal, S02, KF? Почему ионная связь является предельным случаем ковалентной?

14. Что такое металлическая связь? Чем она отличается от ковалентной связи? Какие свойства металлов она обусловливает?

14. Каков характер связей между атомами в молекулах; KHF2, Н20, HNO?

15. Чем объяснить высокую прочность связи между атомами в молекуле азота N2 и значительно меньшую в молекуле фосфора Р4?

16 . Какую связь называют водородной? Почему для молекул H2S и НС1 в отличие от Н2О и HF образование водородных связей не характерно?

17. Какую связь называют ионной? Обладает ли ионная связь свойствами насыщаемости и направленности? Почему она является предельным случаем ковалентной связи?

18. Какой тип связи в молекулах NaCl, N2, Cl2?

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Папиллярные узоры пальцев рук – маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

источник

Изучение свойств газов позволило Авогадро высказать гипотезу, которая впоследствии была подтверждена опытными данными, а потому стала называться законом Авогадро:

в равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул.

Из закона Авогадро вытекает важное следствие: при одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает одинаковый объем. Этот объем можно вычислить, если известна масса 1 л газа. При нормальных условиях, т.е. температуре 273К (0 0 С) и давлении 101 325 Па, масса 1л водорода равна 0,09 г, молярная масса его равна 1,008*2=2,016 г/моль. Тогда объем, занимаемый 1 моль водорода, равен

2,016 г/моль / 0,09 г/л = 22,4 л/моль.

При тех же условиях масса 1л кислорода 1,429 г; молярная масса 32г/моль. Тогда 32/1,429=22,4.

При нормальных условиях 1 моль различных газов занимает объем, равный 22,4 л. Этот объем называется молярным объемом газа (Vm).

Молярный объем газа – это отношение объема вещества к количеству этого вещества.

Относительная плотность газа.

Отношение массы определенного объема одного газа к массе другого газа, взятого при тех же условиях, называется плотностью первого газа по второму (D):

Обычно плотность газа определяется по отношению к самому легкому газу – водороду (DH2).

В основе современной теории строения атомов лежат следующие положения:

Электрон имеет двойственную (корпускулярно-волновую) природу. Он может вести себя как частица и как волна. Как частица обладает определенной массой и зарядом, в тоже время движущийся поток электронов проявляет волновые свойства. Для электрона невозможно одновременно и точно измерить координату и скорость.

Электрон в атоме не движется по определенной траектории, а может находиться в любой части околоядерного пространства.

Пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называется орбиталью.

Орбитали атома имеют разные размеры. Очевидно, что электроны, движущиеся в орбиталях меньшего размера, сильнее притягиваются ядром, чем электроны, движущиеся в орбиталях большего размера. Электроны, которые движутся в орбиталях близкого размера, образуют электронные слои. Электронные слои называют также энергетическими уровнями. Энергетические уровни нумеруются, начиная от ядра: 1,2,3,4,5,6,7.

Вопрос№7. Квантовые числа. Правило заполнения электронами энергетических уровней и подуровней. Принц Паули, правило Хунда, принцип наименьшей энергии.

Главное квантовое число n определяет общую энергию электрона на данной орбитали. Принимает значения целых чисел от 1 до +00. Совокупность орбиталей, которые имеют одинаковое значение главного квантового числа – это энергетический уровень. Главное квантовое число равно числу энергетических уровней.

Побочное квантовое число l, характеризует различное энергетическое состояние электронов на данном уровне, определяет форму орбиталей и принимает значение от 0 до n-1. Энергетические уровни состоят их энергетических подуровней, а подуровни – это совокупность орбиталей, которые находятся на одном энергетическом уровне и имеют одинаковую форму.

Магнитное квантовое число ml, характеризует ориентацию орбитали в пространстве. Принимает значение от –L через 0 до +L.

Спиновое квантовое число ms, характеризует вращение электрона вокруг своей оси. Принимает значение +1/2, -1/2.

При составлении электронной конфигурации атомов, учитывают принцип наименьшей энергии, принцип Паули, правило Хунда.

Принцип наименьшей энергии.

В атоме каждый электрон располагается так, чтобы его энергия была наименьшей. Этот принцип справедлив только для основного состояния атомов. В возбужденном состоянии электроны могут находится на любых орбиталях атомов, если при этом не нарушается принцип Паули.

В атоме не может быть 2-ух электронов у которых все 4-е квантовых числа были бы одинаковыми.

На каждой орбитали может быть не более 2-ух электронов. Причем они должны иметь противоположные спины.

Заполнение орбиталей в основном состоянии атома начинается одиночными электронами с одинаковыми спинами, после того, как одиночные электроны займут все орбитали, происходит заполнение вторыми электронами с противоположными спинами.

источник

• газы отличаются от жидкостей и твердых веществ тем, что в них молекулы расположены на очень больших расстояниях, которые значительно превосходят размеры самых молекул;

Читайте также:  Что делать с морковью после того как выкопали

• в газах молекулы движутся быстро и хаотически, благодаря чему газ расширяется и занимает весь доступный ему объем сосуда.

В 1814 г., проводя многочисленные химические эксперименты с газообразными веществами, итальянский ученый Амедео Авогадро пришел к выводу, который сегодня называют законом Авогадро:

В равных объемах любых газов при одинаковых условиях (температура 1 и давление) содержится одинаковое число молекул.

На основании чего можно сделать такой вывод? Проводя реакцию между водородом и кислородом, Авогадро заметил, что объем водорода, вступающего в реакцию, всегда в два раза больше объема кислорода. По уравнению реакции

видно, что на одну молекулу кислорода в реакции расходуется две молекулы водорода. Таким образом, если молекул водорода реагирует в два раза больше, чем молекул кислорода, и объем водорода в два раза больше, чем объем кислорода, то в одинаковых объемах должно содержаться одинаковое число молекул.

В настоящее время это утверждение довольно легко объясняется. Как и большинство твердых и жидких веществ, газы состоят из отдельных молекул. Но, в отличие от твердых веществ и жидкостей, в которых молекулы расположены очень плотно друг к другу, в газах молекулы находятся на больших расстояниях. Эти расстояния значительно превышают размеры молекул. И хотя молекулы разных газов отличаются друг от друга размерами, формой и объемом, этими отличиями можно пренебречь и рассматривать их как крохотные твердые шарики.

Молекулы газа постоянно хаотически двигаются. Но среднее расстояние между молекулами постоянно и зависит только от условий, при которых находится газ. Если разные газы находятся при одинаковых условиях (температура и давление), то расстояния между молекулами примерно равны и поэтому одинаковое число молекул любых газов должно занимать равные объемы.

Зная, что один моль любого вещества содержит определенное число молекул, можно сделать вывод о том, что все газы количеством 1 моль при одинаковых условиях занимают одинаковый объем (рис. 26.1).

По аналогии с молярной массой объем одного моля вещества называют молярным объемом V :

Молярный объем измеряют в литрах на моль (л/моль).

Значение молярного объема газов зависит от температуры и давления.

В химии принято приводить значение молярного объема при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. (или 101 325 Па) и температуре 0 °С — такие условия называют нормальными (сокращенно н. у.).

При нормальных условиях молярный объем любого газа равен приблизительно 22,4 л/моль.

При комнатной температуре (25 °С) и атмосферном давлении (такие условия называют стандартными) молярный объем газов несколько больше:

Расчеты с использованием молярного объема

Зная молярный объем газа, можно определить количество вещества n, которое содержится в определенном объеме вещества V при нормальных условиях:

Газ, в котором расстояние между молекулами намного больше размеров молекул и в котором отсутствует межмолекулярное взаимодействие, называется идеальным газом. Состояние идеального газа описывается уравнением Менделеева-Клапейрона:

где p — давление, V — объем газа, n — количество вещества, R — универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/моль ·K), T —температура по шкале Кельвина. Молярный объем идеального газа при любых условиях равен:

Подставляя в это уравнение значения температуры и давления для нормальных условий, получаем:

Необходимо также помнить, что 22,4 л/моль — это молярный объем идеального газа. Для реальных газов значения их молярных объемов будут несколько отличаться от значений для идеального газа. Так, при нормальных условиях Vm(H2) = 22,371 л/моль, а Vm(O2) = 22,425 л/моль. Это связано с тем, что водород и кислород — это реальные газы, для которых следует учитывать и объем молекул, и силы взаимодействия между ними. Однако отклонение реальных молярных объемов газов от молярного объема идеального газа незначительно и им можно пренебречь.

Молярный объем жидкостей и твердых веществ

Молярный объем жидких и твердых веществ, в отличие от молярного объема газов, почти не зависит от давления и температуры и разный для различных веществ. Это объясняется отличиями в строении твердых, жидких и газообразных веществ. В твердых и жидких веществах молекулы расположены очень плотно. Поэтому объем, занимающий 1 моль твердого или жидкого вещества, зависит от размеров молекул и плотности их расположения. Например, при комнатной температуре один моль воды занимает объем 18 мл, спирта — 58 мл, золота — 10 см 3 (1 см 3 = 1 мл).

Молярный объем вещества в любом состоянии (твердом, жидком, газообразном) можно вычислить, если известны молярная масса М вещества и его плотность р:

Если мы знаем, что в одном моле вещества содержится число молекул, которое равное числу Авогадро, то можно вычислить число молекул газа в определенном объеме при нормальных условиях:

Зная количество газообразного вещества, можно вычислить его объем при нормальных условиях:

Задача 1. Вычислите объем, который занимает при нормальных условиях газ количеством 1,2 моль.

Задача 2. Вычислите количество вещества, содержащееся при нормальных условиях в газе объемом 5,6 л.

Задача 3. Вычислите число атомов Оксигена и число молекул кислорода, содержащихся в кислороде объемом 16,8 л (при н. у.).

Задача 4. Вычислите массу углекислого газа объемом 1 л (н. у.).

Это слово звучит почти одинаково на всех языках (даже на хинди, турецком и арабском). Придумал его в XVII в. голландский ученый Ян Баптист ван Гельмонт. Он взял его из латыни (chaos), в которую оно пришло из греческого языка. Греки словом хаос называли пустое туманное пространство, существовавшее еще до создания мира. Какое слово, по вашему мнению, имеется в виду? Как оно переводится на другие языки: украинский, английский, немецкий, французский?

В 1814 г., через три года после того как Авогадро опубликовал свой закон, появилась статья французского физика Ампера, где он сформулировал положения, очень близкие к закону Авогадро. Ампер позднее признал, что с трудом Авогадро ознакомился уже после публикации своей статьи, но на приоритете не настаивал. Поэтому в некоторых научных изданиях встречается словосочетание «закон Авогадро-Ампера».

1. Согласно закону Авогадро, в одинаковых объемах любых газообразных веществ при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул этих веществ.

2. Следствием закона Авогадро является то, что любое газообразное вещество количеством 1 моль при нормальных условиях занимает объем, равный 22,4 л. Этот объем называют молярным объемом газов, его обозначают Vm, единица его измерения — л/моль.

1. Сформулируйте закон Авогадро.

2. Какие условия называют нормальными?

3. Чему равен молярный объем газа при нормальных условиях?

4. Объясните суть закона Авогадро по современным представлениям.

Задания для усвоения материала

1. Какой объем занимают при нормальных условиях: а) 2 моль азота; б) 0,5 моль кислорода; в) 0,25 моль фтора?

2. Сколько молекул содержится в резиновом шаре объемом 5,6 л (н. у.), заполненном водородом? Изменится ли ответ, если водород заменить: а) азотом; б) неизвестным газом; в) водопроводной водой?

3. Определите, какой объем при нормальных условиях занимают: а) 5 моль метана CH4; б) 2 моль сероводорода H2S; в) 4,2 моль аммиака NH3.

4. В каком объеме аммиака NH3 содержится в 3 раза больше молекул, чем в метане CH4 объемом 100 л (н. у.)?

5. Имеется два газа, взятые при нормальных условиях: 10 л метана CH4 и 20 л хлора Cl2. В каком из них содержится больше молекул, а в каком — больше атомов и во сколько раз?

6. Сколько молекул кислорода содержится при нормальных условиях:

а) в одном кубическом метре; б) в одном килограмме этого вещества?

7. Где содержится больше молекул аммиака — в 100 г или в 100 л (н. у.)?

8. Какой объем занимают при нормальных условиях: а) 10 г водорода;

9. В четырех одинаковых сосудах содержатся одинаковые массы таких газов: аммиак NH3, азот N2, сернистый газ SO2, кислород O2. В каком сосуде содержится больше всего молекул?

10. Сравните число молекул в 1 г аммиака NH3 и в 1 г азота. В каком случае и во сколько раз число молекул больше?

11. Вычислите массу сероводорода H2S объемом 11,2 л при нормальных условиях.

12. Масса 0,001 м 3 газа (н. у.) равна 1,25 г. Вычислите массу одной молекулы этого газа.

13. Одинаковые ли массы и объемы (при одинаковых условиях) имеют 1,5 моль CO2 и 1,5 моль O2? Ответ подтвердите расчетами.

14. На вопрос: «Какой объем занимает 1 моль воды при нормальных условиях?» ученик ответил: 22,4 литра. Правильный ли этот ответ? Поясните.

15*. Каким образом с помощью закона Авогадро можно доказать, что: а) молекулы кислорода, азота, водорода состоят из двух атомов; б) состав молекулы воды — H2O, а не HO; в) состав молекулы аммиака — NH3, а не NH?

источник

Adblock
detector