En af de grundlæggende enheder i International System of Units (SI) er Mængdenheden for et stof er muldvarpen.

Muldvarp – dette er mængden af ​​et stof, der indeholder lige så mange strukturelle enheder af et givet stof (molekyler, atomer, ioner osv.), som der er kulstofatomer indeholdt i 0,012 kg (12 g) af en kulstofisotop 12 MED .

I betragtning af at værdien af ​​den absolutte atommasse for kulstof er lig med m(C) = 1,99 10  26 kg, antallet af kulstofatomer kan beregnes N EN, indeholdt i 0,012 kg kulstof.

En mol af ethvert stof indeholder det samme antal partikler af dette stof (strukturelle enheder). Antallet af strukturelle enheder indeholdt i et stof med en mængde på én mol er 6,02 10 23 og kaldes Avogadros nummer (N EN ).

For eksempel indeholder et mol kobber 6,02 10 23 kobberatomer (Cu), og et mol hydrogen (H 2) indeholder 6,02 10 23 brintmolekyler.

Molar masse(M) er massen af ​​et stof taget i en mængde på 1 mol.

Molær masse er betegnet med bogstavet M og har dimensionen [g/mol]. I fysik bruger de enheden [kg/kmol].

I det generelle tilfælde falder den numeriske værdi af molmassen af ​​et stof numerisk sammen med værdien af ​​dets relative molekylære (relative atomare) masse.

For eksempel er vands relative molekylvægt:

Мr(Н 2 О) = 2Аr (Н) + Аr (O) = 2∙1 + 16 = 18 f.m.u.

Vandets molære masse har samme værdi, men udtrykkes i g/mol:

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

Således har et mol vand indeholdende 6,02 10 23 vandmolekyler (henholdsvis 2 6,02 10 23 hydrogenatomer og 6,02 10 23 oxygenatomer) en masse på 18 gram. Vand, med en stofmængde på 1 mol, indeholder 2 mol hydrogenatomer og et mol oxygenatomer.

1.3.4. Forholdet mellem massen af ​​et stof og dets mængde

Ved at kende massen af ​​et stof og dets kemiske formel, og derfor værdien af ​​dets molære masse, kan du bestemme mængden af ​​stoffet og omvendt, hvis du kender mængden af ​​stoffet, kan du bestemme dets masse. Til sådanne beregninger skal du bruge formlerne:

hvor ν er mængden af ​​stof, [mol]; m– stoffets masse [g] eller [kg]; M – stoffets molmasse, [g/mol] eller [kg/kmol].

For at finde massen af ​​natriumsulfat (Na 2 SO 4) i en mængde på 5 mol finder vi for eksempel:

1) værdien af ​​den relative molekylmasse af Na 2 SO 4, som er summen af ​​de afrundede værdier af de relative atommasser:

Мr(Na2SO4) = 2Аr(Na) + Аr(S) + 4Аr(O) = 142,

2) en numerisk ens værdi af stoffets molære masse:

M(Na2SO4) = 142 g/mol,

3) og endelig massen af ​​5 mol natriumsulfat:

m = ν M = 5 mol · 142 g/mol = 710 g.

Svar: 710.

1.3.5. Forholdet mellem volumen af ​​et stof og dets mængde

Under normale forhold (n.s.), dvs. ved tryk R , lig med 101325 Pa (760 mm Hg) og temperatur T, lig med 273,15 K (0 С), et mol forskellige gasser og dampe optager samme volumen svarende til 22,4 l.

Volumenet optaget af 1 mol gas eller damp ved jordoverfladen kaldes molært volumengas og har dimensionen liter pr. mol.

V mol = 22,4 l/mol.

At kende mængden af ​​gasformigt stof (ν ) Og molær volumenværdi (V mol) du kan beregne dens volumen (V) under normale forhold:

V = ν V mol,

hvor ν er mængden af ​​stof [mol]; V – volumen af ​​gasformigt stof [l]; V mol = 22,4 l/mol.

Og omvendt, at kende lydstyrken ( V) af et gasformigt stof under normale forhold, kan dets mængde (ν) beregnes :

Formålet med lektionen: danne begrebet molære, millimolære og kilomolære volumener af gasser og deres måleenheder.

Lektionens mål:

• Pædagogisk– konsolidere tidligere undersøgte formler og finde sammenhængen mellem volumen og masse, mængden af ​​stof og antallet af molekyler, konsolidere og systematisere elevernes viden.
• Udviklingsmæssige- udvikle færdigheder og evner til at løse problemer, evner til logisk tænkning, udvide elevernes horisont, deres kreativitet, evne til at arbejde med yderligere litteratur, langtidshukommelse, interesse for emnet.
• Pædagogisk– at uddanne individer med et højt kulturniveau, at skabe behov for kognitiv aktivitet.

Lektionstype: Kombineret lektion.

Udstyr og reagenser: Tabel "Molar volumen af ​​gasser", portræt af Avogadro, bægerglas, vand, målebægre med svovl, calciumoxid, glukose med en stofmængde på 1 mol.

Lektionsplan:

1. Organisatorisk øjeblik (1 min.)
2. Videntest i form af en frontal undersøgelse (10 min.)
3. Udfyldning af bordet (5 min.)
4. Forklaring af nyt materiale (10 min.)
5. Konsolidering (10 min.)
6. Opsummering (3 min.)
7. Hjemmearbejde (1 min.)

Under timerne

1. Organisatorisk øjeblik.

2. Frontal samtale om problemstillinger.

Hvad kaldes massen af ​​1 mol af et stof?

Hvordan relaterer man molær masse og mængde af et stof?

Hvad er Avogadros nummer?

Hvordan er Avogadros tal relateret til mængden af ​​stof?

Hvordan kan vi relatere massen og antallet af molekyler af et stof?

3. Udfyld nu tabellen ved at løse problemerne - dette er gruppearbejde.

Formel, stoffer	Vægt, g	Molær masse, g/mol	Stofmængde, mol	Antal molekyler	Avogadro-tal, molekyler/mol
ZnO	?	81 g/mol	? muldvarp	18 10 23 molekyler	6 10 23
MgS	5,6 g	56 g/mol	? muldvarp	?	6 10 23
BaCl2	?	? g/mol	0,5 mol	3 10 23 molekyler	6 10 23

4. At studere nyt materiale.

“...Vi ønsker ikke kun at vide, hvordan naturen fungerer (og hvordan naturfænomener opstår), men også, hvis det er muligt, at opnå et mål, måske utopisk og vovet af udseende, - at finde ud af, hvorfor naturen er præcis som den er og ikke en anden. Forskere finder den største tilfredsstillelse i dette."
Albert Einstein

Så vores mål er at finde den højeste tilfredshed som rigtige videnskabsmænd.

Hvad kaldes rumfanget af 1 mol af et stof?

Hvad afhænger molært volumen af?

Hvad vil det molære volumen af ​​vand være, hvis dets M r = 18 og ρ = 1 g/ml?

(Selvfølgelig 18 ml).

For at bestemme volumenet brugte du formlen kendt fra fysikken ρ = m / V (g/ml, g/cm3, kg/m3)

Lad os måle dette volumen ved hjælp af måleredskaber. Lad os måle molvolumen af ​​alkohol, svovl, jern, sukker. De er forskellige, fordi... forskellige tætheder (tabel over forskellige tætheder).

Hvad med gasser? Det viser sig, at 1 mol af enhver gas under omgivende forhold. (0°C og 760 mmHg) optager det samme molære volumen på 22,4 l/mol (vist i tabellen). Hvad vil rumfanget af 1 kilomol hedde? Kilomolar. Det er lig med 22,4 m 3 / kmol. Millimolar volumen 22,4 ml/mol.

Hvor kom dette tal fra?

Det følger af Avogadros lov. En konsekvens af Avogadros lov: 1 mol af enhver gas ved omgivende forhold. optager et volumen på 22,4 l/mol.

Vi skal nu høre lidt om den italienske videnskabsmands liv. (rapport om Avogadros liv)

Lad os nu se på værdiernes afhængighed af forskellige indikatorer:

Stofformel	Fysisk tilstand (ved nr.)	Vægt, g	Densitet, g/ml	Volumen af ​​portioner på 1 mol, l	Stofmængde, mol	Sammenhæng mellem volumen og stofmængde
NaCl	Solid	58,5	2160	0,027	1	0,027
H2O	Væske	18	1000	0,018	1	0,18
O2	Gas	32	1,43	22,4	1	22,4
H 2	Gas	2	0,09	22,4	1	22,4
CO2	Gas	44	1,96	22,4	1	22,4
SO 2	gas	64	2,86	22,4	1	22,4

Ud fra en sammenligning af de opnåede data, drag en konklusion (forholdet mellem volumen og mængden af ​​et stof for alle gasformige stoffer (ved standardbetingelser) er udtrykt med den samme værdi, som kaldes molært volumen.)

Det er betegnet V m og målt i l/mol mv. Lad os udlede en formel til at finde det molære rumfang

Vm = V/v , herfra kan du finde mængden af ​​stof og volumen af ​​gas. Lad os nu huske de tidligere undersøgte formler, er det muligt at kombinere dem? Du kan få universelle formler til beregninger.

m/M = V/Vm;

V/V m = N/Na

5. Lad os nu konsolidere den erhvervede viden ved hjælp af mental beregning, så viden gennem færdigheder vil blive anvendt automatisk, det vil sige, at den bliver til færdigheder.

For det rigtige svar får du et point, og efter antal point får du en karakter.

1. Hvad er formlen for brint?
2. Hvad er dens relative molekylvægt?
3. Hvad er dens molære masse?
4. Hvor mange brintmolekyler vil der være i hvert tilfælde?
5. Hvilken volumen vil de optage under normale forhold? 3 g H2?
6. Hvor meget vil 12 10 23 brintmolekyler veje?
7. Hvilken volumen vil disse molekyler optage i hvert tilfælde?

Lad os nu løse problemerne i grupper.

Opgave nr. 1

Prøve: Hvilket volumen optager 0,2 mol N 2 ved nulniveau?

1. Hvilket volumen optager 5 mol O 2 ved jordoverfladen?
2. Hvilket volumen optager 2,5 mol H 2 ved jordoverfladen?

Opgave nr. 2

Prøve: Hvilken mængde stof indeholder brint med et volumen på 33,6 liter ved jordoverfladen?

Problemer, der skal løses selvstændigt

Løs problemer i henhold til eksemplet:

1. Hvilken mængde stof indeholder ilt med et volumen på 0,224 liter ved omgivende forhold?
2. Hvilken mængde stof indeholder kuldioxid med et volumen på 4,48 liter ved jordoverfladen?

Opgave nr. 3

Prøve: Hvilket volumen vil 56 g CO-gas optage ved standardbetingelser?

Problemer, der skal løses selvstændigt

Løs problemer i henhold til eksemplet:

1. Hvilket volumen vil 8 g O 2 gas optage ved omgivende forhold?
2. Hvilket volumen vil 64 g SO 2 gas optage ved nulniveau?

Opgave nr. 4

Prøve: Hvilket volumen indeholder 3·10 23 molekyler hydrogen H 2 på nul niveau?

Problemer, der skal løses selvstændigt

Løs problemer i henhold til eksemplet:

1. Hvilket volumen indeholder 12,04 · 10 23 molekyler brint CO 2 ved standardbetingelser?
2. Hvilket volumen indeholder 3,01·10 23 molekyler hydrogen O 2 ved standardbetingelser?

Begrebet gassers relative massefylde bør gives på grundlag af deres viden om legemets massefylde: D = ρ 1 /ρ 2, hvor ρ 1 er densiteten af ​​den første gas, ρ 2 er densiteten af anden gas. Du kender formlen ρ = m/V. Ved at erstatte m i denne formel med M og V med V m, får vi ρ = ​​M/V m. Så kan den relative tæthed udtrykkes ved hjælp af højre side af den sidste formel:

D = ρ 1/ρ 2 = M 1 / M 2.

Konklusion: den relative massefylde af gasser er et tal, der viser, hvor mange gange molmassen af ​​en gas er større end molmassen af ​​en anden gas.

Bestem f.eks. den relative densitet af ilt sammenlignet med luft og brint.

6. Opsummering.

Løs problemer for at konsolidere:

Find massen (un.s.): a) 6 liter. O3; b) 14 l. gas H2S?

Hvad er volumenet af brint ved omgivelsesbetingelser? dannes ved vekselvirkning af 0,23 g natrium med vand?

Hvad er gassens molære masse, hvis 1 liter. dens masse er 3,17 g? (Tip! m = ρ V)

For teoretisk materiale, se siden "Molar volumen af ​​gas".

Grundlæggende formler og begreber:

Af Avogadros lov følger det for eksempel, at 1 liter brint og 1 liter ilt under de samme forhold indeholder det samme antal molekyler, selvom deres størrelse varierer meget.

Første konsekvens af Avogadros lov:

Volumenet optaget af 1 mol af enhver gas under normale forhold (n.s.) er 22,4 liter og kaldes molært volumen af ​​gas(Vm).

Vm =V/ν (m3/mol)

Hvad kaldes normale forhold (n.s.):

• normal temperatur = 0°C eller 273 K;
• normaltryk = 1 atm eller 760 mm Hg. eller 101,3 kPa

Af den første konsekvens af Avogadros lov følger det, at for eksempel 1 mol brint (2 g) og 1 mol oxygen (32 g) fylder samme volumen, svarende til 22,4 liter ved jordoverfladen.

Ved at kende V m kan du finde volumen af ​​enhver mængde (ν) og enhver masse (m) af gas:

V=V m ·ν V=V m ·(m/M)

Typisk problem 1: Hvad er lydstyrken ved nr. fylder 10 mol gas?

V=V m ·ν=22,4·10=224 (l/mol)

Typisk problem 2: Hvad er lydstyrken ved nr. optager 16 g ilt?

V(02)=Vm·(m/M) Mr(02)=32; M(O2)=32 g/mol V(O2)=22,4·(16/32)=11,2 l

Anden konsekvens af Avogadros lov:

Ved at kende gasdensiteten (ρ=m/V) under normale forhold, kan vi beregne den molære masse af denne gas: M=22,4·p

Densitet (D) af en gas kaldes ellers forholdet mellem massen af ​​et bestemt volumen af ​​den første gas og massen af ​​et tilsvarende volumen af ​​den anden gas, taget under de samme betingelser.

Typisk opgave 3: Bestem den relative massefylde af kuldioxid sammenlignet med brint og luft.

D hydrogen (CO 2) = M r (CO 2)/M r (H 2) = 44/2 = 22 D luft = 44/29 = 1,5

• et volumen brint og et volumen chlor giver to volumener hydrogenchlorid: H 2 +Cl 2 = 2HCl
• to volumener brint og et volumen ilt giver to volumener vanddamp: 2H 2 + O 2 = 2H 2 O

Opgave 1. Hvor mange mol og molekyler er der i 44 g kuldioxid?

Løsning:

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

Opgave 2. Beregn massen af ​​et molekyle ozon og et argonatom.

Løsning:

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)/NA = 40/(6,02 10 23) = 6,65 10-23 g

Opgave 3. Hvad er lydstyrken ved standardforhold? optager 2 mol metan.

Løsning:

ν = V/22,4 V(CH 4) = ν 22,4 = 2 22,4 = 44,8 l

Opgave 4. Bestem densiteten og den relative massefylde af carbonmonoxid (IV) fra brint, metan og luft.

Løsning:

Mr (CO2)=12+16·2=44; M(C02)=44 g/mol Mr (CH4)=12+1·4=16; M(CH4)=16 g/mol Mr (H2)=1·2=2; M(H2)=2 g/mol Mr (luft)=29; M(luft)=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(H2)=M(CO2)/M(H2)=44/2=22 D(luft)=M(CO2)/M(luft)=44/24= 1,52

Opgave 5. Bestem massen af ​​gasblandingen, som omfatter 2,8 kubikmeter metan og 1,12 kubikmeter kulilte.

Løsning:

Mr (CO2)=12+16·2=44; M(C02)=44 g/mol Mr (CH4)=12+1·4=16; M(CH 4) = 16 g/mol 22,4 kubikmeter CH 4 = 16 kg 2,8 kubikmeter CH 4 = x m(CH 4) = x = 2,8 16/22,4 = 2 kg 22,4 kubikmeter CO 2 = 28 kg 1,12 kubikmeter 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

Opgave 6. Bestem mængden af ​​ilt og luft, der kræves for at forbrænde 112 kubikmeter divalent carbonmonoxid, når det indeholder ikke-brændbare urenheder i en volumenfraktion på 0,50.

Løsning:

• Bestem rumfanget af ren CO i blandingen: V(CO)=112·0,5=66 kubikmeter
• bestemme mængden af ​​oxygen, der skal til for at forbrænde 66 kubikmeter 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 eller 2V(CO)/V(O 2) = V 0 (CO)/V 0 (O 2) V - molære rumfang V 0 - beregnede volumener V 0 (O 2) = V(O 2)·(V 0 (CO)/2V(CO))

Opgave 7. Hvordan vil trykket ændre sig i en beholder fyldt med brint- og klorgasser, efter at de reagerer? Er det det samme for brint og ilt?

Løsning:

• H 2 +Cl 2 =2HCl - som et resultat af vekselvirkningen mellem 1 mol hydrogen og 1 mol chlor opnås 2 mol hydrogenchlorid: 1 (mol) + 1 (mol) = 2 (mol), derfor trykket vil ikke ændre sig, da det resulterende volumen af ​​gasblandingen er lig med summen af ​​volumenet af de komponenter, der reagerede.
• 2H 2 + O 2 = 2H 2 O - 2 (mol) + 1 (mol) = 2 (mol) - trykket i beholderen vil falde halvanden gang, da fra 3 volumener af komponenterne, der reagerede, 2 mængder af gasblandingen opnås.

Opgave 8. 12 liter af en gasblanding af ammoniak og tetravalent kulilte ved nr. have en masse på 18 g. Hvor meget af hver gas er der i blandingen?

Løsning:

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 ligningssystem volumen af ​​blanding: x+y=12 masse af blanding: x/(22,4· 17)+y/(22,4· 44)=18 Efter løsning får vi: x=4,62 l y=7,38 l

Opgave 9. Hvilken mængde vand opnås som et resultat af reaktionen mellem 2 g brint og 24 g oxygen?

Løsning:

2H2+O2=2H2O

Fra reaktionsligningen er det klart, at antallet af reaktanter ikke svarer til forholdet mellem de støkiometriske koefficienter i ligningen. I sådanne tilfælde udføres beregninger med et stof, der er mindre udbredt, det vil sige, at dette stof ender først under reaktionen. For at bestemme, hvilken af ​​komponenterne der mangler, skal du være opmærksom på koefficienten i reaktionsligningen.

Mængder af udgangskomponenter ν(H 2)=4/2=2 (mol) ν(O 2)=48/32=1,5 (mol)

Der er dog ingen grund til at haste. I vores tilfælde skal der for at reagere med 1,5 mol ilt 3 mol brint (1,5 2), men vi har kun 2 mol, det vil sige, at der mangler 1 mol brint for at alle halvanden mol ilt kan reagere. Derfor vil vi beregne mængden af ​​vand ved hjælp af brint:

ν(H2O)=ν(H2)=2 mol m(H2O) = 218=36 g

Opgave 10. Ved en temperatur på 400 K og et tryk på 3 atmosfærer optager gassen et volumen på 1 liter. Hvilket volumen vil denne gas optage ved nulniveau?

Løsning:

Fra Clapeyron-ligningen:

P·V/T = Pn ·Vn/Tn Vn = (PVT n)/(Pn T) Vn = (3·1·273)/(1·400) = 2,05 l

Hvor m er masse, M er molær masse, V er volumen.

4. Avogadros lov. Etableret af den italienske fysiker Avogadro i 1811. Identiske volumener af enhver gas, taget ved samme temperatur og samme tryk, indeholder det samme antal molekyler.

Således kan vi formulere begrebet mængden af ​​et stof: 1 mol af et stof indeholder et antal partikler svarende til 6,02 * 10 23 (kaldet Avogadros konstant)

Konsekvensen af ​​denne lov er, at Under normale forhold (P 0 = 101,3 kPa og T 0 = 298 K) optager 1 mol af enhver gas et volumen svarende til 22,4 liter.

5. Boyle-Mariotte lov

Ved konstant temperatur er volumenet af en given mængde gas omvendt proportional med det tryk, hvorunder den er placeret:

6. Gay-Lussacs lov

Ved konstant tryk er ændringen i gasvolumen direkte proportional med temperaturen:

V/T = konst.

7. Forholdet mellem gasvolumen, tryk og temperatur kan udtrykkes kombineret Boyle-Mariotte og Gay-Lussac lov, som bruges til at konvertere gasmængder fra en tilstand til en anden:

P 0 , V 0 , T 0 - tryk af volumen og temperatur under normale forhold: P 0 =760 mm Hg. Kunst. eller 101,3 kPa; T 0 = 273 K (0 0 C)

8. Uafhængig vurdering af den molekylære værdi masser M kan gøres ved hjælp af den såkaldte ideelle gastilstandsligninger eller Clapeyron-Mendeleev ligninger :

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

Hvor R - gastryk i et lukket system, V- systemets volumen, T - gasmasse, T - absolut temperatur, R- universel gaskonstant.

Bemærk, at værdien af ​​konstanten R kan opnås ved at erstatte værdier, der karakteriserer et mol gas under normale forhold i ligning (1.1):

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

Eksempler på problemløsning

Eksempel 1. At bringe gasvolumen til normale forhold.

Hvilket volumen (n.s.) vil blive optaget af 0,4×10 -3 m 3 gas placeret ved 50 0 C og et tryk på 0,954×10 5 Pa?

Løsning. For at bringe gasvolumenet til normale forhold, brug en generel formel, der kombinerer Boyle-Mariotte- og Gay-Lussac-lovene:

pV/T = p0V0/T0.

Volumenet af gas (n.s.) er lig med, hvor T 0 = 273 K; p 0 = 1,013 x 105 Pa; T = 273 + 50 = 323 K;

M3 = 0,32 × 10-3 m3.

Ved (norm) optager gassen et volumen svarende til 0,32×10 -3 m 3 .

Eksempel 2. Beregning af den relative massefylde af en gas ud fra dens molekylvægt.

Beregn massefylden af ​​ethan C 2 H 6 baseret på brint og luft.

Løsning. Af Avogadros lov følger det, at den relative massefylde af en gas til en anden er lig med forholdet mellem molekylmasser ( M h) af disse gasser, dvs. D=M1/M2. Hvis M 1 C2H6 = 30, M 2 H2 = 2, luftens gennemsnitlige molekylvægt er 29, så er den relative densitet af ethan i forhold til brint D H2 = 30/2 =15.

Relativ tæthed af ethan i luft: D luft= 30/29 = 1,03, dvs. Ethan er 15 gange tungere end brint og 1,03 gange tungere end luft.

Eksempel 3. Bestemmelse af den gennemsnitlige molekylvægt af en blanding af gasser ved relativ densitet.

Beregn den gennemsnitlige molekylvægt af en blanding af gasser bestående af 80% methan og 20% ​​oxygen (i volumen) ved at bruge disse gassers relative massefylde i forhold til brint.

Løsning. Ofte foretages beregninger efter blandingsreglen, som siger, at forholdet mellem gasvolumen i en to-komponent gasblanding er omvendt proportional med forskellene mellem massefylden af ​​blandingen og massefylden af ​​de gasser, der udgør denne blanding . Lad os betegne den relative massefylde af gasblandingen med hensyn til brint ved D H2. den vil være større end tætheden af ​​metan, men mindre end densiteten af ​​ilt:

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

Brintdensiteten af ​​denne blanding af gasser er 9,6. gennemsnitlige molekylvægt af gasblandingen M H2 = 2 D H2 = 9,6 x 2 = 19,2.

Eksempel 4. Beregning af en gass molære masse.

Massen af ​​0,327×10 -3 m 3 gas ved 13 0 C og et tryk på 1,040×10 5 Pa er lig med 0,828×10 -3 kg. Beregn gassens molære masse.

Løsning. Den molære masse af en gas kan beregnes ved hjælp af Mendeleev-Clapeyron-ligningen:

Hvor m- masse af gas; M– molær masse af gas; R– molær (universal) gaskonstant, hvis værdi er bestemt af de accepterede måleenheder.

Hvis trykket måles i Pa og volumen i m3, så R=8,3144 x 103 J/(kmol x K).

3.1. Når der udføres målinger af atmosfærisk luft, arbejdsområdeluft, samt industrielle emissioner og kulbrinter i gasledninger, er der et problem med at bringe mængderne af målt luft til normale (standard)forhold. Ofte i praksis, når der foretages luftkvalitetsmålinger, omregnes de målte koncentrationer ikke til normale forhold, hvilket resulterer i upålidelige resultater.

Her er et uddrag fra standarden:

"Målinger fører til standardbetingelser ved hjælp af følgende formel:

C 0 = C 1 * P 0 T 1 / P 1 T 0

hvor: C 0 - resultat udtrykt i masseenheder pr. volumenenhed luft, kg / kubikmeter. m, eller mængden af ​​stof pr. volumenenhed luft, mol/kubik. m, ved standard temperatur og tryk;

C 1 - resultat udtrykt i masseenheder pr. volumenhed luft, kg / kubikmeter. m, eller mængden af ​​stof pr. volumenhed

luft, mol/unge. m, ved temperatur T 1, K og tryk P 1, kPa."

Formlen for reduktion til normale forhold i en forenklet form har formen (2)

C 1 = C 0 * f, hvor f = P 1 T 0 / P 0 T 1

standard omregningsfaktor for normalisering. Parametrene for luft og urenheder måles ved forskellige værdier af temperatur, tryk og fugtighed. Resultaterne giver standardbetingelser for at sammenligne målte luftkvalitetsparametre på forskellige steder og forskellige klimaer.

3.2 Normale industriforhold

Normale forhold er fysiske standardforhold, som stoffernes egenskaber normalt hænger sammen med (Standard temperatur og tryk, STP). Normale forhold er defineret af IUPAC (International Union of Practical and Applied Chemistry) som følger: Atmosfærisk tryk 101325 Pa = 760 mm Hg. Lufttemperatur 273,15 K = 0° C.

Standardbetingelser (Standard Ambient Temperature and Pressure, SATP) er normal omgivende temperatur og tryk: tryk 1 Bar = 10 5 Pa = 750,06 mm T. Art.; temperatur 298,15 K = 25 °C.

Andre områder.

Luftkvalitetsmålinger.

Resultaterne af måling af koncentrationerne af skadelige stoffer i luften i arbejdsområdet fører til følgende forhold: temperatur 293 K (20 ° C) og tryk 101,3 kPa (760 mm Hg).

Aerodynamiske parametre for forurenende emissioner skal måles i overensstemmelse med gældende regeringsstandarder. Mængden af ​​udstødningsgas opnået fra resultaterne af instrumentelle målinger skal reduceres til normale forhold (norm): 0°C, 101,3 kPa..

Luftfart.

Den Internationale Civil Luftfartsorganisation (ICAO) definerer International Standard Atmosphere (ISA) som havniveau med en temperatur på 15 °C, et atmosfærisk tryk på 101325 Pa og en relativ luftfugtighed på 0%. Disse parametre bruges ved beregning af flyets bevægelse.

Gasindustrien.

Gasindustrien i Den Russiske Føderation bruger, når de foretager betalinger til forbrugere, atmosfæriske forhold i overensstemmelse med GOST 2939-63: temperatur 20 ° C (293,15 K); tryk 760 mm Hg. Kunst. (101325 N/m²); luftfugtighed er 0. Massen af ​​en kubikmeter gas ifølge GOST 2939-63 er således lidt mindre end under "kemiske" normale forhold.

Tests

For at teste maskiner, instrumenter og andre tekniske produkter tages følgende som normale værdier af klimatiske faktorer ved test af produkter (normale klimatiske testforhold):

Temperatur - plus 25°±10°С; Relativ luftfugtighed – 45-80 %

Atmosfærisk tryk 84-106 kPa (630-800 mmHg)

Verifikation af måleinstrumenter

De nominelle værdier af de mest almindelige normale påvirkningsmængder er valgt som følger: Temperatur - 293 K (20 ° C), atmosfærisk tryk - 101,3 kPa (760 mm Hg).

Rationering

Retningslinjerne vedrørende etablering af luftkvalitetsstandarder angiver, at maksimalt tilladte koncentrationer i atmosfærisk luft er fastsat under normale indendørsforhold, dvs. 20 C og 760 mm. rt. Kunst.

Fra bestemmelserne om, at et mol af ethvert stof omfatter et antal partikler af dette stof svarende til Avogadros antal, og at lige mange partikler af forskellige gasser under de samme fysiske forhold er indeholdt i lige store volumener af disse gasser, følger følgende:

lige store mængder af alle gasformige stoffer under de samme fysiske forhold optager lige store volumener

For eksempel har volumenet af et mol af enhver gas (kl p, T = konst) samme betydning. Følgelig specificerer ligningen for en reaktion, der forekommer med deltagelse af gasser, ikke kun forholdet mellem deres mængder og masser, men også deres volumener.

molært volumen af ​​en gas (V M) er volumenet af gas, der indeholder 1 mol partikler af denne gas
VM = V/n

SI-enheden for molært volumen af ​​en gas er kubikmeter pr. mol (m 3 /mol), men submultiple enheder bruges oftere - liter (kubik decimeter) pr. mol (l/mol, dm 3 /mol) og milliliter (kubik centimeter) pr. mol (cm3/mol).
I overensstemmelse med definitionen af ​​molært volumen for enhver gas, forholdet mellem dens volumen V til mængde n vil være det samme, forudsat at det er en ideel gas.

Under normale forhold (norm) - 101,3 kPa, 0°C - er det molære volumen af ​​en ideel gas lig med

V M = 2,241381·10 -2 m 3 /mol ≈ 22,4 l/mol

I kemiske beregninger bruges den afrundede værdi på 22,4 L/mol, fordi den nøjagtige værdi refererer til en ideel gas, og de fleste virkelige gasser adskiller sig i egenskaber fra den. Reelle gasser med en meget lav temperatur af ligevægtskondensation (H 2, O 2, N 2) har under normale forhold et volumen næsten lig med 22,4 l/mol, og gasser, der kondenserer ved høje temperaturer, har et lidt mindre molært volumen ved n. y.: for CO 2 - 22,26 l/mol, for NH 3 - 22,08 l/mol.

Ved at kende volumenet af en bestemt gas under givne forhold, kan du bestemme mængden af ​​stoffer i dette volumen, og omvendt, ved mængden af ​​stof i en given portion gas kan du finde volumen af ​​denne portion:

n = V/VM; V = V M * n

Molært volumen af ​​gas ved N.S. er en grundlæggende fysisk konstant, der er meget brugt i kemiske beregninger. Det giver dig mulighed for at bruge volumenet af en gas i stedet for dens masse, hvilket er meget praktisk i analytisk kemi (gasanalysatorer baseret på volumenmåling), da det er lettere at måle volumenet af en gas end dens masse.

Værdien af ​​det molære gasvolumen ved nr. er proportionalitetskoefficienten mellem Avogadro- og Loschmidt-konstanterne:

V M = N A / N L = 6,022 10 23 (mol -1) / 2,24 10 4 (cm 3 /mol) = 2,69 10 19 (cm -3)

Ved hjælp af gassens molære volumen og molære masse kan gassens densitet bestemmes:

ρ = M/V M

I beregninger baseret på ækvivalentloven for gasformige stoffer (reagenser, produkter) i stedet for den ækvivalente masse er det mere bekvemt at bruge det ækvivalente volumen, som er forholdet mellem volumenet af en del af en given gas og ækvivalenten mængde af et stof i denne del:

V eq = V/n eq = V/zn = V M/z; (p, T = const)

Den ækvivalente volumenenhed er den samme som den molære volumenhed. Værdien af ​​det ækvivalente gasvolumen er en konstant for en given gas kun i en specifik reaktion, da den afhænger af ækvivalensfaktoren f lign.

Molært volumen af ​​gas

Molært volumen af ​​en gas Ud fra bestemmelserne om, at et mol af ethvert stof omfatter et antal partikler af dette stof svarende til Avogadros antal, og at lige antal partikler af forskellige gasser er på samme tid

Gasvolumen under normale forhold

Emne 1

LEKTION 7

Emne. Molært volumen af ​​gasser. Beregning af gasvolumen under normale forhold

Lektionens mål: at gøre eleverne fortrolige med begrebet "molært volumen"; afsløre funktionerne ved at bruge begrebet "molært volumen" for gasformige stoffer; lære eleverne at bruge den opnåede viden til at beregne mængden af ​​gasser under normale forhold.

Lektionstype: kombineret.

Arbejdsformer: lærerens historie, guidet praksis.

Udstyr: Periodisk system af kemiske grundstoffer af D.I. Mendeleev, opgavekort, terning med et volumen på 22,4 l (med en side på 28,2 cm).

II. Kontrol af lektier, opdatering af grundlæggende viden

Eleverne afleverer deres hjemmearbejde på arkene til verifikation.

1) Hvad er "stofmængde"?

2) En måleenhed for mængden af ​​et stof.

3) Hvor mange partikler er der i 1 mol af et stof?

4) Hvad er sammenhængen mellem mængden af ​​et stof og den aggregeringstilstand, som dette stof befinder sig i?

5) Hvor mange vandmolekyler er indeholdt i 1 mol is?

6) Hvad med 1 mol flydende vand?

7) I 1 mol vanddamp?

8) Hvilken masse vil de have:

III. At lære nyt stof

Oprettelse og løsning af en problemsituation Problematisk spørgsmål. Hvilken volumen vil den optage:

Vi kan ikke svare på disse spørgsmål med det samme, fordi volumenet af et stof afhænger af stoffets densitet. Og ifølge formlen V = m / ρ vil volumen være anderledes. 1 mol damp fylder mere end 1 mol vand eller is.

For i flydende og gasformige stoffer er afstanden mellem vandmolekyler forskellig.

Mange forskere har undersøgt gasformige stoffer. Betydelige bidrag til undersøgelsen af ​​dette spørgsmål blev givet af den franske kemiker Joseph Louis Gay-Lussac og den engelske fysiker Robert Boyle, som formulerede en række fysiske love, der beskriver gassernes tilstand.

Kender du disse mønstre?

Alle gasser er lige komprimerede og har samme termiske udvidelseskoefficient. Mængden af ​​gasser afhænger ikke af størrelsen af ​​individuelle molekyler, men af ​​afstanden mellem molekylerne. Afstandene mellem molekyler afhænger af deres bevægelseshastighed, energi og dermed temperatur.

Baseret på disse love og hans forskning formulerede den italienske videnskabsmand Amedeo Avogadro loven:

Lige volumener af forskellige gasser indeholder det samme antal molekyler.

Under normale forhold har gasformige stoffer en molekylær struktur. Gasmolekyler er meget små sammenlignet med afstanden mellem dem. Derfor bestemmes volumenet af en gas ikke af størrelsen af ​​partikler (molekyler), men af ​​afstanden mellem dem, som er omtrent den samme for enhver gas.

A. Avogadro konkluderede, at hvis vi tager 1 mol, dvs. 6,02 x 1023 molekyler af en hvilken som helst gas, vil de optage det samme volumen. Men samtidig måles dette volumen under de samme forhold, det vil sige ved samme temperatur og tryk.

De forhold, hvorunder sådanne beregninger udføres, kaldes normale forhold.

Normale forhold (n.v.):

T = 273 K eller t = 0 °C

P = 101,3 kPa eller P = 1 atm. = 760 mm Hg. Kunst.

Rumfanget af 1 mol af et stof kaldes molært volumen (Vm). For gasser under normale forhold er det 22,4 l/mol.

En terning med et rumfang på 22,4 liter er demonstreret.

En sådan terning indeholder 6,02-1023 molekyler af enhver gas, for eksempel oxygen, brint, ammoniak (NH 3), methan (CH4).

Under hvilke forhold?

Ved en temperatur på 0 ° C og et tryk på 760 mm Hg. Kunst.

Det følger af Avogadros lov

hvor Vm = 22,4 l/mol af enhver gas ved n. V.

Så ved at kende volumenet af en gas, kan du beregne mængden af ​​et stof og omvendt.

IV. Dannelse af færdigheder og evner

Øv med eksempler

Beregn hvor meget volumen 3 mol ilt vil optage ved N. V.

Beregn antallet af kulstof(IV)oxidmolekyler i et volumen på 44,8 liter (n.v.).

2) Beregn antallet af C O 2 molekyler ved hjælp af formlerne:

N (CO 2) = 2 mol · 6,02 · 1023 molekyler/mol = 12,04 · 1023 molekyler.

Svar: 12.04 · 1023 molekyler.

Beregn det volumen, der optages af nitrogen, der vejer 112 g (på nuværende tidspunkt).

V (N2) = 4 mol · 22,4 l/mol = 89,6 l.

V. Hjemmearbejde

Gennemfør det tilsvarende afsnit i lærebogen og besvar spørgsmålene.

Kreativ opgave (hjemmeøvelse). Løs opgave 2, 4, 6 fra kortet selvstændigt.

Kortopgave til lektion 7

Beregn hvor meget volumen 7 mol nitrogen N2 vil optage (baseret på strøm).

Beregn antallet af brintmolekyler i et rumfang på 112 liter.

(Svar: 30,1 1023 molekyler)

Beregn rumfanget af svovlbrinte, der vejer 340 g.

Gasvolumen under normale forhold

Molært volumen af ​​gasser. Beregning af mængden af ​​gas under normale forhold - STOFSMÆNGDE. BEREGNINGER EFTER KEMISKE FORMLER – ALLE KEMISTIKKER – 8. klasse – lektionsnoter – kemitimer – Lektionsplan – Lektionsnoter – Lektionsplaner – udvikling af kemitimer – KEMI – Skolepensum på standard og akademisk niveau – alle kemitimer for ottende klassetrin. årige skoler

Gas love. Avogadros lov. Molært volumen af ​​gas

Den franske videnskabsmand J.L. Gay-Lussac fastsatte loven volumetriske relationer:

For eksempel, 1 liter klor forbinder med 1 liter brint , danner 2 liter hydrogenchlorid ; 2 l svovloxid (IV) forbinde med 1 liter ilt, der danner 1 liter svovloxid (VI).

Denne lov tillod den italienske videnskabsmand A. Avogadro antag, at molekyler af simple gasser ( brint, ilt, nitrogen, klor mv. ) består af to identiske atomer . Når brint kombineres med klor, nedbrydes deres molekyler til atomer, og sidstnævnte danner hydrogenchloridmolekyler. Men da to molekyler hydrogenchlorid er dannet af et molekyle brint og et molekyle af chlor, skal rumfanget af sidstnævnte være lig med summen af ​​rumfanget af de oprindelige gasser.
Således er volumetriske forhold let forklaret, hvis vi går ud fra ideen om diatomisk karakter af molekyler af simple gasser ( H2, Cl2, O2, N2 osv. ) - Dette tjener til gengæld som bevis på den diatomiske karakter af disse stoffers molekyler.
Studiet af gassers egenskaber gjorde det muligt for A. Avogadro at fremsætte en hypotese, som efterfølgende blev bekræftet af eksperimentelle data, og derfor blev kendt som Avogadros lov:

Avogadros lov indebærer en vigtig følge: under de samme forhold optager 1 mol af enhver gas det samme volumen.

Dette volumen kan beregnes, hvis massen er kendt 1 l gas Under normale forhold, (n.s.) dvs. temperatur 273К (О°С) og tryk 101.325 Pa (760 mmHg) , massen af ​​1 liter brint er 0,09 g, dens molære masse er 1,008 2 = 2,016 g/mol. Så er volumenet optaget af 1 mol brint under normale forhold lig med 22,4 l

Under samme forhold massen 1 l ilt 1,492 g ; kindtand 32 g/mol . Så er volumenet af oxygen ved (n.s.) også lig med 22,4 mol.

Det molære volumen af ​​en gas er forholdet mellem volumenet af et stof og mængden af ​​det pågældende stof:

Hvor V m - molært volumen af ​​gas (dimension l/mol ); V er volumenet af systemstoffet; n - mængden af ​​stof i systemet. Eksempel på indtastning: V m gas (Godt.) =22,4 l/mol.

Ud fra Avogadros lov bestemmes de molære masser af gasformige stoffer. Jo større massen af ​​gasmolekyler er, jo større er massen af ​​det samme volumen gas. Lige mængder af gasser under de samme forhold indeholder det samme antal molekyler og derfor mol gasser. Forholdet mellem masserne af lige store volumener af gasser er lig med forholdet mellem deres molære masser:

Hvor m 1 - masse af et vist volumen af ​​den første gas; m 2 - masse af samme volumen af ​​den anden gas; M 1 Og M 2 - molære masser af den første og anden gas.

Typisk bestemmes gasdensiteten i forhold til den letteste gas - brint (angivet D H2 ). Den molære masse af brint er 2 g/mol . Derfor får vi.

Molekylmassen af ​​et stof i gasform er lig med det dobbelte af dets brintdensitet.

Ofte bestemmes tætheden af ​​en gas i forhold til luft (D B ) . Selvom luft er en blanding af gasser, taler de stadig om dens gennemsnitlige molmasse. Det er lig med 29 g/mol. I dette tilfælde bestemmes molmassen af ​​udtrykket M = 29D B .

Bestemmelse af molekylmasser viste, at molekyler af simple gasser består af to atomer (H2, F2, Cl2, O2N2) , og molekyler af inerte gasser er lavet af et atom (Han, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). For ædelgasser er "molekyle" og "atom" ækvivalente.

Boyle-Mariotte lov: ved en konstant temperatur er volumenet af en given mængde gas omvendt proportional med det tryk, hvorunder den er placeret.Herfra pV = konst ,
Hvor R - pres, V - volumen gas.

Gay-Lussacs lov: ved konstant tryk og ændringen i gasvolumen er direkte proportional med temperaturen, dvs.
V/T = const,
Hvor T - temperatur på skalaen TIL (kelvin)

Kombineret gaslov fra Boyle - Mariotte og Gay-Lussac:
pV/T = konst.
Denne formel bruges normalt til at beregne volumenet af en gas under givne forhold, hvis dens volumen under andre forhold er kendt. Hvis der foretages en overgang fra normale forhold (eller til normale forhold), så skrives denne formel som følger:
pV/T = p V /T ,
Hvor R ,V ,T -tryk, gasvolumen og temperatur under normale forhold ( R = 101 325 Pa , T = 273 K V =22,4 l/mol) .

Hvis massen og mængden af ​​en gas er kendt, men det er nødvendigt at beregne dens volumen, eller omvendt, brug Mendeleev-Clayperon ligning:

Hvor n - mængde af gasstof, mol; m - masse, g; M - molær masse af gas, g/iol ; R - universel gaskonstant. R = 8,31 J/(mol*K)

Gas love

Gas love. Avogadros lov. Molært volumen af ​​gas Den franske videnskabsmand J.L. Gay-Lussac etablerede loven om volumetriske relationer: For eksempel kombineres 1 liter klor med 1 liter brint og danner 2