Molarna zapremina gasa u normalnim uslovima. Krtica. Avogadrov zakon. molarna zapremina gasa. Molarna zapremina gasa

Gdje je m masa, M je molarna masa, V je zapremina.

4. Avogadrov zakon. Postavio ga je italijanski fizičar Avogadro 1811. Iste zapremine svih gasova, uzetih na istoj temperaturi i istom pritisku, sadrže isti broj molekula.

Dakle, možemo formulirati koncept količine tvari: 1 mol tvari sadrži broj čestica jednak 6,02 * 10 23 (naziva se Avogadrova konstanta)

Posljedica ovog zakona je to 1 mol bilo kog gasa zauzima u normalnim uslovima (P 0 = 101,3 kPa i T 0 = 298 K) zapreminu jednaku 22,4 litara.

5. Boyle-Mariotteov zakon

Pri konstantnoj temperaturi, zapremina date količine gasa je obrnuto proporcionalna pritisku pod kojim se nalazi:

6. Gay-Lussacov zakon

Pri konstantnom pritisku, promena zapremine gasa je direktno proporcionalna temperaturi:

V / T = konst.

7. Odnos između zapremine gasa, pritiska i temperature može se izraziti kombinovani zakon Boyle-Mariotte i Gay-Lussac, koji se koristi za dovođenje zapremine gasa iz jednog stanja u drugo:

P 0, V 0, T 0 - pritisak zapremine i temperature u normalnim uslovima: P 0 = 760 mm Hg. Art. ili 101,3 kPa; T 0 = 273 K (0 0 C)

8. Nezavisna procjena vrijednosti molekula mase M može se obaviti korištenjem tzv jednačine stanja idealnog gasa ili Clapeyron-Mendeleev jednadžba :

pV = (m / M) * RT = vRT.(1.1)

gdje R - pritisak gasa u zatvorenom sistemu, V- volumen sistema, T - gasna masa, T - apsolutna temperatura, R - univerzalna gasna konstanta.

Imajte na umu da vrijednost konstante R može se dobiti zamjenom veličina koje karakteriziraju jedan mol plina u normalnim uvjetima u jednačinu (1.1):

r = (p V) / (T) = (101,325 kPa 22,4 l) / (1 mol 273K) = 8,31J / mol.K)

Primjeri rješavanja problema

Primjer 1. Dovođenje zapremine gasa u normalne uslove.

Koja zapremina (n.u.) će zauzeti 0,4 × 10 -3 m 3 gasa na 50 0 C i pritisku od 0,954 × 10 5 Pa?

Rješenje. Da bi se zapremina gasa dovela u normalne uslove, koristi se opšta formula koja kombinuje zakone Boyle-Mariottea i Gay-Lussaca:

pV / T = p 0 V 0 / T 0.

Zapremina gasa (n.a.) je jednaka, gde je T 0 = 273 K; p 0 = 1,013 × 10 5 Pa; T = 273 + 50 = 323 K;

m 3 = 0,32 × 10 -3 m 3.

Na (n.o.), gas zauzima zapreminu jednaku 0,32 × 10 -3 m 3.

Primjer 2. Proračun relativne gustine gasa prema njegovoj molekulskoj težini.

Izračunajte gustinu etana C 2 H 6 u odnosu na vodonik i zrak.

Rješenje. Iz Avogadrovog zakona slijedi da je relativna gustina jednog plina u drugom jednaka omjeru molekulskih masa ( M h) ovih gasova, tj. D = M 1 / M 2... Ako M 1 C2H6 = 30, M 2 H2 = 2, prosječna molekulska težina zraka je 29, tada je relativna gustina etana u odnosu na vodonik D H2 = 30/2 =15.

Relativna gustina etana u vazduhu: D vazduh= 30/29 = 1,03, tj. etan je 15 puta teži od vodonika i 1,03 puta teži od vazduha.

Primjer 3. Određivanje prosječne molekulske mase mješavine plinova relativnom gustinom.

Izračunajte prosječnu molekulsku težinu mješavine plinova od 80% metana i 20% kisika (po volumenu) koristeći relativne gustine vodonika ovih plinova.

Rješenje. Proračuni se često rade prema pravilu miješanja, a to je da je omjer volumena plinova u dvokomponentnoj mješavini plinova obrnuto proporcionalan razlici između gustine mješavine i gustoće plinova koji čine ovu mješavinu. . Označimo relativnu gustinu gasne mešavine u odnosu na vodonik D H2. bit će veća od gustine metana, ali manja od gustine kiseonika:

80D H2 - 640 = 320 - 20 D H2; D H2 = 9,6.

Gustina vodonika ove gasne mešavine je 9,6. prosječna molekulska težina mješavine plina M H2 = 2 D H2 = 9,6 × 2 = 19,2.

Primjer 4. Proračun molarne mase gasa.

Masa od 0,327 × 10 -3 m 3 plina na 13 ° C i tlaku od 1,040 × 10 5 Pa je 0,828 × 10 -3 kg. Izračunajte molarnu masu gasa.

Rješenje. Molarnu masu gasa možete izračunati koristeći Mendelejev-Clapeyronovu jednadžbu:

gdje m- gasna masa; M- molarna masa gasa; R- molarna (univerzalna) plinska konstanta, čija je vrijednost određena prihvaćenim mjernim jedinicama.

Ako se pritisak meri u Pa, a zapremina u m 3, onda R= 8,3144 × 10 3 J / (kmol × K).

2.1. Relativna gustina gasa d jednak je odnosu gustina (ρ 1 i ρ 2) gasova (pri istom pritisku i temperaturi):

d = ρ 1: ρ 2 ≈ M 1: M 2 (2.1)

gdje su M 1 i M 2 molekulske težine plinova.

Relativna gustina gasa:

u odnosu na vazduh: d ≈ M / 29
u odnosu na vodonik: d ≈ M / 2

gdje su M, 29 i 2 odgovarajuće molekulske težine datog plina, zraka i vodonika.

2.2. Težina količina a (u g) plina u datoj zapremini V (u dm 3):

• a = M * 1,293 * p * 273 * V /28,98 (273 + t) * 760 = 0,01605 * p * M * V / 273 + t (2,2)

gdje je M molekulska težina gasa, p je pritisak gasa, mm RT.st., t je temperatura gasa, 0 C.

Količina gasa u g po 1 dm 3 u normalnim uslovima

gde je d relativna gustina gasa u odnosu na vazduh.

2.3.Volumen V koji zauzima određena težinska količina a plina :

V = a * 22,4 * 760 * (273 + t) / M * p (2,4)

2.5. Gasne mješavine

Masa (u g) mješavine komponenata n oblika zapremine V 1, V 2 ... V n i molekulske težine M 1, M 2 ... M n jednaka je

Gdje je 22,4 volumen 1 mol tvari u plinovitom stanju na 273 K i 101,32 kPa (0 °C i 760 mm Hg)

Pošto je zapremina smeše V = V 1 + V 2 +… + V n, tada 1 dm 3 ima masu:

Prosječna molekulska težina M plinske mješavine (sa aditivom njenih svojstava) je jednaka:

Koncentracija komponenti gasnih mešavina najčešće se izražava u zapreminskim procentima. Volumetrijska koncentracija (V 1 / V · 100) numerički se poklapa sa udjelom parcijalnog tlaka komponente (p 1 / p · 100) i sa njenom molarnom koncentracijom (M 1 / M · 100).

Proporcije pojedinih komponenti i u gasnoj mešavini su jednake,%

masivan obiman

gdje je q i maseni sadržaj i-te komponente u smjesi.

Dakle, jednake zapremine različitih gasova pod istim uslovima sadrže isti broj molekula

p 1: p 2:… = V 1: V 2:… = M 1: M 2:…

gdje je M broj molova.

Broj molova komponente:

Ako je gas pod istim uslovima(P, T) i potrebno je odrediti njegov volumen ili masu pod drugim uvjetima (P´, T´), a zatim koristiti formule:

za konverziju volumena

za masovnu konverziju

Kod T = const, parcijalni pritisak P sat zasićene pare u gasnoj mešavini, bez obzira na ukupan pritisak, je konstantan. Na 101,32 kPa i T K, 1 mol plina ili pare zauzima zapreminu od 22,4 (T / 273) dm 3. Ako je tlak pare na ovoj temperaturi jednak P sat, tada je volumen 1 mol jednak:

Dakle, masa 1m 3 para molekulske težine M na temperaturi T i pritisku P jednaka je, u g / m 3

Znajući maseni sadržaj zasićene pare u 1m 3 smjese, možete izračunati njen tlak:

Zapremina suvog gasa se izračunava po formuli:

gdje je P zas., T je pritisak zasićene vodene pare na temperaturi od T.

Dovođenje zapremina suvog V (T, P) suvog. i mokro V (T, P) vl. gasovi u normalnim uslovima (n.o.) (273 K i 101,32 kPa) se proizvode prema formulama:

Formula

se koriste za preračunavanje zapremine vlažnog gasa na P i T u druge P´, T´, pod uslovom da se ravnotežni pritisak vodene pare takođe menja sa promenom temperature. Izrazi za ponovno izračunavanje zapremine gasa pod različitim uslovima su slični:

Ako je pritisak vodene pare zasićene pare na bilo kojoj temperaturi jednak P zas. , a potrebno je izračunati G n.u. - njegov sadržaj u 1 m 3 gasa u normalnim uslovima, tada se koristi jednačina (1.2), ali u ovom slučaju T nije temperatura zasićenja, već je jednaka 273 K.

Iz toga slijedi da:

G n.o. = 4.396 · 10 -7 Mp sat. ...

Pritisak zasićene vodene pare, ako je njen sadržaj poznat u 1m 3 u standardnim uslovima. izračunato po formuli.

Jedna od osnovnih jedinica u Međunarodnom sistemu jedinica (SI) je jedinica za količinu supstance je mol.

Moljac – ovo je količina tvari koja sadrži onoliko strukturnih jedinica date tvari (molekula, atoma, jona, itd.) koliko ima atoma ugljika u 0,012 kg (12 g) ugljikovog izotopa 12 WITH .

S obzirom da je vrijednost apsolutne atomske mase za ugljik m(C) = 1,99 10  26 kg, možete izračunati broj atoma ugljika N A sadržano u 0,012 kg ugljika.

Mol bilo koje tvari sadrži isti broj čestica ove tvari (strukturne jedinice). Broj strukturnih jedinica sadržanih u tvari u količini od jednog mola je 6,02 10 23 i pozvao Avogadrov broj (N A ).

Na primjer, jedan mol bakra sadrži 6,02 · 10 23 atoma bakra (Cu), a jedan mol vodonika (H 2) sadrži 6,02 · 10 23 molekula vodonika.

Molarna masa(M) je masa supstance uzete u količini od 1 mol.

Molarna masa je označena slovom M i ima dimenziju [g/mol]. U fizici se koristi dimenzija [kg/kmol].

U opštem slučaju, numerička vrednost molarne mase supstance numerički se poklapa sa vrednošću njene relativne molekulske (relativne atomske) mase.

Na primjer, relativna molekulska težina vode je:

Mr (N 2 O) = 2Ar (N) + Ar (O) = 2 ∙ 1 + 16 = 18 amu

Molarna masa vode ima istu vrijednost, ali se izražava u g/mol:

M (H 2 O) = 18 g/mol.

Dakle, mol vode koji sadrži 6,02 · 10 23 molekula vode (odnosno 2 · 6,02 · 10 23 atoma vodika i 6,02 · 10 23 atoma kiseonika) ima masu od 18 grama. U vodi je količina tvari 1 mol, sadrži 2 mola atoma vodika i jedan mol atoma kisika.

1.3.4. Odnos između mase supstance i njene količine

Poznavajući masu supstance i njenu hemijsku formulu, a time i vrednost njene molarne mase, moguće je odrediti količinu supstance i, obrnuto, znajući količinu supstance, moguće je odrediti njenu masu. Za takve izračune trebate koristiti formule:

gdje je ν količina supstance, [mol]; m- masa supstance, [g] ili [kg]; M je molarna masa supstance, [g/mol] ili [kg/kmol].

Na primjer, da bismo pronašli masu natrijevog sulfata (Na 2 SO 4) u količini od 5 mola, nalazimo:

1) vrijednost relativne molekulske mase Na 2 SO 4, koja je zbir zaokruženih vrijednosti relativnih atomskih masa:

Mr (Na 2 SO 4) = 2Ar (Na) + Ar (S) + 4Ar (O) = 142,

2) numerički jednaku vrijednost molarne mase tvari:

M (Na 2 SO 4) = 142 g/mol,

3) i, konačno, masa od 5 mola natrijum sulfata:

m = ν M = 5 mol 142 g / mol = 710 g.

Odgovor: 710.

1.3.5. Odnos između zapremine supstance i njene količine

U normalnim uslovima (n.o.), tj. pod pritiskom R jednako 101325 Pa (760 mm Hg) i temperaturu T, jednak 273,15 K (0 S), jedan mol različitih gasova i para zauzima istu zapreminu, jednaku 22,4 l.

Zapremina koju zauzima 1 mol gasa ili pare u normalnim uslovima naziva se molarni volumengas i ima dimenziju od litara po molu.

V mol = 22,4 l / mol.

Znajući količinu gasovite supstance (ν ) i molarna vrijednost zapremine (V mol) možete izračunati njegovu zapreminu (V) pod normalnim uslovima:

V = ν V mol,

gdje je ν količina supstance [mol]; V je zapremina gasovite supstance [l]; V mol = 22,4 l / mol.

I obrnuto, znajući volumen ( V) gasovite supstance u normalnim uslovima, možete izračunati njenu količinu (ν) :

Svrha lekcije: formirati pojam molarne, milimolarne i kilomolarne zapremine gasova i njihovih mernih jedinica.

Ciljevi lekcije:

• Obrazovni- konsolidovati prethodno proučene formule i pronaći vezu između zapremine i mase, količine supstance i broja molekula, konsolidovati i sistematizovati znanja učenika.
• U razvoju- razvijanje vještina i sposobnosti za rješavanje problema, sposobnost logičkog mišljenja, širenje vidika učenika, njihovu kreativnost, sposobnost rada sa dodatnom literaturom, dugotrajno pamćenje, interesovanje za predmet.
• Obrazovni- obrazovati pojedince sa visokim nivoom kulture, formirati potrebu za kognitivnom aktivnošću.

Vrsta lekcije: Kombinovana lekcija.

Oprema i reagensi: Tabela "Molarna zapremina gasova", portret Avogadra, čaša, voda, merne čaše sa sumporom, kalcijum oksidom, glukozom, količina supstance je 1 mol.

Plan lekcije:

1. Organizacioni trenutak (1 min.)
2. Test znanja u formi frontalnog istraživanja (10 min.)
3. Popunjavanje tabele (5 min.)
4. Objašnjavanje novog materijala (10 min.)
5. Pričvršćivanje (10 min.)
6. Sumiranje (3 min.)
7. Domaći (1 min.)

Tokom nastave

1. Organizacioni momenat.

2. Frontalni razgovor o pitanjima.

Kako se zove masa 1 mola supstance?

Kako povezati molarnu masu i količinu supstance?

Koji je Avogadrov broj?

Kako su Avogadrov broj i količina materije povezani?

I kako povezati masu i broj molekula neke supstance?

3. Sada popunite tabelu, rješavajući probleme - ovo je grupni rad.

4. Učenje novog gradiva.

“... Želimo ne samo da znamo kako priroda funkcionira (i kako se javljaju prirodni fenomeni), već i, ako je moguće, da postignemo cilj, možda utopijski i hrabar na izgled, - da saznamo zašto je priroda potpuno ista i nije drugačije. U tome naučnici nalaze najveće zadovoljstvo."
Albert Einstein

Dakle, naš cilj je da nađemo najveće zadovoljstvo kao pravi naučnici.

A kako se zove zapremina 1 mola supstance?

Od čega zavisi molarni volumen?

Koliki će biti molarni volumen vode ako je njen M r = 18 i ρ = ​​1 g/ml?

(Naravno 18 ml).

Za određivanje zapremine koristili ste formulu poznatu iz fizike ρ = m / V (g / ml, g / cm 3, kg / m 3)

Izmjerimo ovu zapreminu mjernim priborom. Izmjerimo molarne zapremine alkohola, sumpora, gvožđa, šećera. Oni su različiti, jer gustina je drugačija, (tabela različitih gustina).

A šta je sa gasovima? Ispostavilo se da je 1 mol bilo kojeg plina u normalnim uvjetima. (0°C i 760 mm Hg) zauzima istu molarnu zapreminu od 22,4 L/mol (prikazano u tabeli). A kako će se zvati zapremina od 1 kilomola? Kilomolar. To je jednako 22,4 m 3 / kmol. Milimolarni volumen 22,4 ml / mol.

Odakle ovaj broj?

To proizilazi iz Avogadrova zakona. Posljedica iz Avogadrova zakona: 1 mol bilo kojeg plina pri normalnim uvjetima. zauzima zapreminu od 22,4 l/mol.

Sada ćemo čuti nešto o životu italijanskog naučnika. (poruka o Avogadrovom životu)

Sada pogledajmo ovisnost vrijednosti o različitim pokazateljima:

Iz poređenja dobijenih podataka izvedite zaključak (odnos između zapremine i količine supstance za sve gasovite supstance (u normalnim uslovima) izražava se istom vrednošću koja se naziva molarni volumen).

Označava se sa V m i mjeri se u l/mol, itd. Izvodimo formulu za pronalaženje molarne zapremine

V m = V /v , odavde možete pronaći količinu materije i zapreminu gasa. Sada se prisjetimo prethodno proučavanih formula, mogu li se kombinirati? Možete dobiti univerzalne formule za proračune.

m / M = V / V m;

V / V m = N / Na

5. A sada ćemo stečeno znanje konsolidovati uz pomoć usmenog računanja, tako da će se znanja kroz veštine automatski primeniti, odnosno pretvoriti u veštine.

Za tačan odgovor dobit ćete bod, dobit ćete procjenu po broju bodova.

1. Koja je formula za vodonik?
2. Kolika je njegova relativna molekulska težina?
3. Kolika mu je molarna masa?
4. Koliko će molekula vodonika biti u svakom slučaju?
5. Koliko će to trajati u normalnim uslovima? 3 g H 2?
6. Koliko će težiti 12 10 23 molekula vodonika?
7. Koliki će volumen zauzimati ovi molekuli u svakom slučaju?

A sada rješavamo probleme u grupama.

Problem broj 1

Uzorak: Kolika je zapremina 0,2 mol N 2 u normalnim uslovima?

1. Kolika je zapremina 5 mola O 2 u normalnim uslovima?
2. Kolika je zapremina 2,5 mola H 2 u normalnim uslovima?

Problem broj 2

Uzorak: Koliko tvari sadrži 33,6 litara vodonika?

Zadaci za samostalno rješavanje

Riješite zadatke prema datom uzorku:

1. Koja količina supstance sadrži kiseonik zapremine 0,224 litara pri standardnim uslovima?
2. Koja količina tvari sadrži ugljični dioksid zapremine 4,48 litara na standardnom nivou?

Problem broj 3

Uzorak: Koliko će 56 g CO gasa uzeti u normalnim uslovima?

Zadaci za samostalno rješavanje

Riješite zadatke prema datom uzorku:

1. Koliko će 8 g gasa O 2 uzeti u normalnim uslovima?
2. Koliko će 64 g gasa SO 2 uzeti u normalnim uslovima?

Problem broj 4

Uzorak: Koja zapremina sadrži 3 × 10 23 molekula vodonika H 2 u normalnim uslovima?

Zadaci za samostalno rješavanje

Riješite zadatke prema datom uzorku:

1. Koja zapremina sadrži 12,04 · 10 23 molekula vodonika SO 2 u normalnim uslovima?
2. Koja zapremina sadrži 3,01 · 10 23 molekula vodonika O 2 u normalnim uslovima?

Koncept relativne gustine gasova treba dati na osnovu njihovog znanja o gustini tela: D = ρ 1 / ρ 2, gde je ρ 1 gustina prvog gasa, ρ 2 je gustina gasa. drugi gas. Znate formulu ρ = m / V. Zamijenivši m u ovoj formuli sa M, i V za V m, dobijamo ρ = M / V m. Tada se relativna gustina može izraziti koristeći desnu stranu posljednje formule:

D = ρ 1 / ρ 2 = M 1 / M 2.

Zaključak: relativna gustina gasova je broj koji pokazuje koliko je puta molarna masa jednog gasa veća od molarne mase drugog gasa.

Na primjer, odredite relativnu gustoću kisika u zraku, u smislu vodonika.

6. Sumiranje.

Riješite zadatke za konsolidaciju:

Pronađite masu (n.u.): a) 6 litara. Oko 3; b) 14 god. gas H 2 S?

Koliki je volumen vodonika u normalnim uslovima? nastaje interakcijom 0,23 g natrijuma s vodom?

Kolika je molarna masa gasa ako je 1 litar. ima masu od 3,17 g? (Savjet! M = ρ V)

Odnos između pritiska i zapremine idealnog gasa pri konstantnoj temperaturi prikazan je na Sl. 1.

Pritisak i zapremina uzorka gasa su obrnuto proporcionalni, tj. njihovi proizvodi su konstantni: pV = const. Ovaj omjer se može napisati u obliku koji je pogodniji za rješavanje problema:

p 1 V 1 = str 2 V 2(Boyle-Mariotteov zakon).

Zamislimo tih 50 litara gasa (V 1 ), pod pritiskom od 2 atm (p 1), komprimirano na zapreminu od 25 litara (V 2), tada će njegov novi pritisak biti jednak:

Ovisnost svojstava idealnih plinova od temperature određena je Gay-Lussacovim zakonom: volumen plina je direktno proporcionalan njegovoj apsolutnoj temperaturi (pri konstantnoj masi: V = kT, gdje k - omjer). Ovaj omjer se obično piše u prikladnijoj formi za rješavanje problema:

Na primjer, ako se 100 litara plina na temperaturi od 300K zagrije na 400K bez promjene tlaka, tada će na višoj temperaturi nova zapremina plina biti jednaka

Zapisnik Jedinstvenog zakona o gasu pV / T = = const se može pretvoriti u Mendelejev-Clapeyronovu jednačinu:

gdje R - univerzalna plinska konstanta, a je broj plinskih molova.

Mendeljejev-Klapejronova jednačina omogućava širok spektar proračuna. Na primjer, možete odrediti broj molova plina pri pritisku od 3 atm i temperaturi od 400K, koji zauzimaju zapreminu od 70 litara:

Jedna od posljedica jedinstvenog plinskog zakona: jednake količine različitih plinova na istoj temperaturi i pritisku sadrže isti broj molekula. Ovo je Avogadrov zakon.

Važna posljedica također slijedi iz Avogadrovog zakona: mase dvije identične zapremine različitih plinova (naravno, pri istom pritisku i temperaturi) povezane su kao njihove molekularne mase:

m 1 / m 2 = M 1 / M 2 (m 1 i m 2 su mase dva gasa);

M 1 JA SAM 2 predstavlja relativnu gustinu.

Avogadrov zakon važi samo za idealne gasove. U normalnim uslovima gasovi koji se teško kompresuju (vodonik, helijum, azot, neon, argon) mogu se smatrati idealnim. Kod ugljičnog monoksida (IV), amonijaka, sumpor-oksida (IV) odstupanja od idealnosti uočavaju se već u normalnim uvjetima i povećavaju se s povećanjem tlaka i snižavanjem temperature.

Primer 1. Ugljen dioksid zapremine 1 litar u normalnim uslovima ima masu 1,977 g. Kolika je stvarna zapremina mola ovog gasa (u normalnim uslovima)? Objasnite odgovor.

Rješenje. Molarna masa M (CO 2) = 44 g / mol, tada je zapremina mola 44 / 1,977 = 22,12 (l). Ova vrijednost je manja od one usvojene za idealne plinove (22,4 litara). Smanjenje volumena povezano je s povećanjem interakcije između molekula CO 2, odnosno odstupanjem od idealnosti.

Primer 2. Gasni hlor mase 0,01 g, smešten u zatvorenoj ampuli zapremine 10 cm 3, zagreva se od 0 do 273 o C. Koliki je početni pritisak hlora na 0 o C i na 273 o C?

Rješenje. M r (Cl 2)= 70,9; dakle 0,01 g hlora odgovara 1,4 10 -4 mol. Zapremina ampule je 0,01 litara. Koristeći Mendeljejev-Klapejronovu jednačinu pV = vRT, pronađite početni pritisak hlora (str 1 ) u 0 o S:

Slično, nalazimo pritisak hlora (p 2) na 273 o C: p 2 = 0,62 atm.

Primer 3. Koliku zapreminu zauzima 10 g ugljenmonoksida (II) na temperaturi od 15 o C i pritisku od 790 mm Hg? Art.?

Rješenje.

Zadaci

1 ... Kolika je zapremina (u normalnim uslovima) 0,5 mol kiseonika?
2 ... Koliki je volumen vodonika koji sadrži 18-10 23 molekula (u normalnim uvjetima)?
3 ... Kolika je molarna masa sumporovog (IV) oksida ako je gustina vodonika ovog gasa 32?
4 ... Kolika je zapremina 68 g amonijaka pri pritisku od 2 atm i temperaturi od 100 o C?
5 ... U zatvorenoj posudi zapremine 1,5 litara nalazi se mešavina sumporovodika sa viškom kiseonika na temperaturi od 27 o C i pritisku od 623,2 mm Hg. Art. Pronađite ukupnu količinu tvari u posudi.
6 ... U velikoj prostoriji temperatura se može mjeriti "gasnim" termometrom. U tu svrhu, staklena cijev unutrašnjeg volumena od 80 ml napunjena je dušikom na temperaturi od 20 °C i tlaku od 101,325 kPa. Nakon toga, cijev je polako i pažljivo izvedena iz prostorije u topliju prostoriju. Zbog termičkog širenja plin je izašao iz cijevi i skupio se iznad tečnosti čiji je pritisak pare zanemarljiv. Ukupna zapremina gasa koji izlazi iz cevi (mereno na 20°C i 101,325 kPa) je 3,5 ml. Koliko je molova azota bilo potrebno da se napuni staklena cijev i kolika je temperatura toplije sobe?
7 ... Hemičar koji je sredinom 19. veka odredio atomsku masu novog elementa X koristio je sledeću metodu: dobio je četiri jedinjenja koja sadrže element X (A, B, C i D) i odredio maseni udeo elementa ( %) u svakom od njih. U posudu iz koje je prethodno evakuisan vazduh, stavio je svako jedinjenje, prevedeno u gasovito stanje na 250°C, i podesio pritisak pare supstance na 1,013 10 5 Pa. Masa plinovite tvari određena je iz razlike između masa prazne i pune posude. Sličan postupak je proveden sa dušikom. Kao rezultat, bilo je moguće sastaviti sljedeću tabelu:

Odredite vjerovatnu atomsku masu elementa X.

8 ... Francuski hemičar Dumas je 1826. godine predložio metodu za određivanje gustine pare, primenljivu na mnoge supstance. Koristeći ovu metodu, bilo je moguće pronaći molekularne težine jedinjenja koristeći Avogadrovu hipotezu da jednake zapremine gasova i para pri jednakom pritisku i temperaturi sadrže isti broj molekula. Međutim, eksperimenti s nekim supstancama napravljenim po Dumas metodi bili su u suprotnosti s Avogadrovom hipotezom i doveli u pitanje samu mogućnost određivanja molekulske težine ovom metodom. Evo opisa jednog od ovih eksperimenata (slika 2).

a. U vratu posude a poznate zapremine, stavljena je izmerena količina amonijaka b i zagrejana u pećnici v na tu temperaturu t o, u kojoj je sav amonijak ispario. Nastale pare su istisnule vazduh iz posude, neke od njih su izašle napolje u obliku magle. Zagrejano t o posuda, u kojoj je pritisak bio jednak atmosferskom, zapečaćena je duž struka g, zatim ohlađena i izvagana.

Zatim je posuda otvorena, isprana od kondenzovanog amonijaka, osušena i ponovo izvagana. Razlika je korištena za određivanje mase m amonijaka.

Ova masa, kada se zagrije do t o imao pritisak R, jednaka atmosferskoj, u posudi zapremine V. Za posudu a unaprijed su određeni tlak i volumen poznate mase vodika na sobnoj temperaturi. Omjer molekulske težine amonijaka i molekulske mase vodika određen je formulom

Dobili smo vrijednost M / M (H 2) = 13.4. Odnos izračunat pomoću formule NH 4 Cl bio je 26,8.

b. Eksperiment je ponovljen, ali je vrat posude zatvoren poroznim azbestnim čepom. d, propusna za gasove i pare. U isto vrijeme, dobili smo stav M/ M (H 2) = 14,2.

v. Eksperiment b je ponovljen, ali je početna količina amonijaka povećana za 3 puta. Odnos je postao jednak M/M (H 2) = 16,5.
Objasnite rezultate opisanog eksperimenta i dokažite da je u ovom slučaju ispoštovan Avogadrov zakon.

1. Mol bilo kog gasa zauzima zapreminu (standardno) od 22,4 litara; 0,5 mol O 2 zauzima zapreminu od 22,40,5 = 11,2 (l).
2. Broj molekula vodonika jednak 6,02-10 23 (Avogadrov broj), na n. at. zauzima zapreminu od 22,4 litara (1 mol); onda

3. Molarna masa sumporovog (IV) oksida: M (SO 2) = 322 = 64 (g/mol).
4. Pod br. at. 1 mol NH3, jednak 17 g, zauzima zapreminu od 22,4 l, 68 g zauzima zapreminu NS l ,

Iz jednadžbe stanja plina p o V o / T o = p 1 V 1 / T 1 nalazimo

mješavina H2S i O2.

6 ... Prilikom punjenja cijevi dušikom

U epruveti (u početnim uslovima) je ostalo V 1: 80-3,5 = 76,5 (ml). Sa porastom temperature, azot, koji je na 20 o C zauzimao zapreminu od 76,5 ml (V 1), počeo je da zauzima zapreminu od V 2 = 80 ml. Tada prema T 1 / T 2 = = V 1 / V 2 imamo

Pretpostavimo da su tvari A, B, C, D na temperaturi od 250 °C idealni plinovi. Onda prema Avogadrovom zakonu

Masa elementa X u 1 molu supstance A, B, C i D (g/mol):

M (A). 0,973 = 35,45; M(B). 0,689 = 70,91; M (B). 0,851 = 177,17; M (G). 0,922 = 141,78

Kako molekula tvari mora sadržavati cijeli broj atoma elementa X, potrebno je pronaći najveći zajednički djelitelj dobivenih vrijednosti. To je 35,44 g/mol, a ovaj broj se može smatrati vjerovatnom atomskom masom elementa X.

8. Svaki moderni hemičar može lako objasniti rezultate eksperimenta. Poznato je da je sublimacija amonijum hlorida reverzibilan proces termičke razgradnje ove soli:

Amonijak i hlorovodonik su u gasnoj fazi, njihove prosečne relativne molekulske težine M t

Manje je jasna promjena rezultata u prisustvu azbestnog čepa. Međutim, sredinom prošlog stoljeća upravo su eksperimenti s poroznim ("bušotina") pregradama pokazali da pare amonijaka sadrže dva plina. Lakši amonijak brže prolazi kroz pore i lako ga je uočiti, bilo po mirisu ili pomoću mokrog test papira.

Rigorozan izraz za procjenu relativne permeabilnosti plinova kroz porozne pregrade daje molekularno-kinetička teorija plinova. Prosječna brzina molekula plina
, gdje je R plinska konstanta; T - apsolutna temperatura; M - molarna masa. Prema ovoj formuli, amonijak bi trebao difundirati brže od klorovodika:

Shodno tome, kada se azbestni čep ubaci u grlo tikvice, gas u tikvi će imati vremena da se donekle obogati teškim HC1 za vreme dok se pritisak izjednači sa atmosferskim. U tom slučaju se povećava relativna gustina gasa. Sa povećanjem mase NH 4 C1, atmosferski pritisak će se uspostaviti kasnije (azbestni čep sprečava brzi izlazak para iz tikvice), gas u boci će sadržati više hlorovodonika nego u prethodnom slučaju; gustina gasa će se povećati.