Однією з основних одиниць у Міжнародній системі одиниць (СІ) є одиниця кількості речовини – моль.

Міль – це така кількість речовини, яка містить стільки структурних одиниць даної речовини (молекул, атомів, іонів та ін.), скільки атомів вуглецю міститься в 0,012 кг (12 г) ізотопу вуглецю 12 З .

Враховуючи, що значення абсолютної атомної маси для вуглецю рівне m(C) = 1,99 · 10  26 кг, можна розрахувати число атомів вуглецю N А, що міститься в 0,012 кг вуглецю

Моль будь-якої речовини містить те саме число частинок цієї речовини (структурних одиниць). Число структурних одиниць, що містяться в речовині кількістю один моль, дорівнює 6,02·10 23 і називається числом Авогадро (N А ).

Наприклад, один моль міді містить 6,02 10 23 атомів міді (Cu), а один моль водню (H 2) - 6,02 10 23 молекул водню.

Молярною масою(M) називається маса речовини, взятої у кількості 1 моль.

Молярна маса позначається літерою М та має розмірність [г/моль]. У фізиці користуються розмірністю [кг/кмоль].

У випадку чисельне значення молярної маси речовини чисельно збігається зі значенням його відносної молекулярної (відносної атомної) маси.

Наприклад, відносна молекулярна маса води дорівнює:

Мr(Н 2 О) = 2Аr(Н) + Ar(O) = 2∙1 + 16 = 18 а.е.м.

Молярна маса води має ту ж величину, але виражена в г/моль:

М (Н 2 Про) = 18 г/моль.

Таким чином, моль води, що містить 6,02 10 23 молекул води (відповідно 2 6,02 10 23 атомів водню і 6,02 10 23 атомів кисню), має масу 18 грамів. У воді кількістю речовини 1 моль міститься 2 моль атомів водню і один моль атомів кисню.

1.3.4. Зв'язок між масою речовини та її кількістю

Знаючи масу речовини та її хімічну формулу, отже, і значення його молярної маси, можна визначити кількість речовини і, навпаки, знаючи кількість речовини, можна визначити його масу. Для таких розрахунків слід користуватися формулами:

де ν – кількість речовини, [моль]; m- Маса речовини, [г] або [кг]; М – молярна маса речовини, [г/моль] чи [кг/кмоль].

Наприклад, для знаходження маси сульфату натрію (Na 2 SO 4) кількістю 5 моль знайдемо:

1) значення відносної молекулярної маси Na 2 SO 4 являє собою суму округлених значень відносних атомних мас:

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

2) чисельно рівне їй значення молярної маси речовини:

М(Na 2 SO 4) = 142 г/моль,

3) і, нарешті, масу 5 моль сульфату натрію:

m = ν · M = 5 моль · 142 г/моль = 710 г.

Відповідь: 710.

1.3.5. Зв'язок між обсягом речовини та її кількістю

За нормальних умов (н.у.), тобто. при тиску р , рівному 101325 Па (760 мм. рт. ст.), та температурі Т, рівної 273,15 К (0 С), один моль різних газів і парів займає один і той же обсяг, що дорівнює 22,4 л.

Об'єм, який займає 1 моль газу або пари при н.у., називається молярним об'ємомгазу та має розмірність літр на моль.

V мовляв = 22,4 л/моль.

Знаючи кількість газоподібної речовини (ν ) і значення молярного об'єму (V мол) можна розрахувати його обсяг (V) за нормальних умов:

V = ν · V мовляв,

де ν – кількість речовини [моль]; V – обсяг газоподібної речовини [л]; V мовляв = 22,4 л/моль.

І, навпаки, знаючи обсяг ( V) газоподібної речовини за нормальних умов, можна розрахувати її кількість (ν) :

Мета уроку:сформувати поняття про молярний, мілімолярний та кіломолярний обсяги газів та одиниці їх вимірювання.

Завдання уроку:

• Навчальні– закріпити раніше вивчені формули та знайти зв'язок між обсягом та масою, кількістю речовини та числом молекул, закріпити та систематизувати знання учнів.
• Розвиваючі- Розвивати вміння і навички вирішувати завдання, здатності до логічного мислення, розширювати кругозір учнів, їх творчі здібності, вміння працювати з додатковою літературою, довготривалу пам'ять, інтерес до предмета.
• Виховні- Виховувати особистості з високим рівнем культури, формувати потребу в пізнавальній діяльності.

Тип уроку:Комбінований урок.

Обладнання та реактиви:Таблиця «Молярний обсяг газів», портрет Авогадро, мензурка, вода, мірні склянки із сіркою, оксидом кальцію, глюкози кількістю речовини 1 моль.

План уроку:

1. Організаційний момент (1 хв.)
2. Перевірка знань у вигляді фронтального опитування (10 хв.)
3. Заповнення таблиці (5 хв.)
4. Пояснення нового матеріалу (10 хв.)
5. Закріплення (10 хв.)
6. Підбиття підсумків (3 хв.)
7. Домашнє завдання (1 хв.)

Хід уроку

1. Організаційний момент.

2. Фронтальна розмова з питань.

Як називається маса 1 молячи речовини?

Як пов'язати молярну масу та кількість речовини?

Чому дорівнює число Авогадро?

Як пов'язане число Авогадро та кількість речовини?

А як пов'язати масу та число молекул речовини?

3. Тепер заповніть таблицю, вирішивши завдання – це групова робота.

Формула, речовини	Маса, г	Молярна маса, г/моль	Кількість речовини, моль	Число молекул	Число Авогадро, молекул/моль
ZnO	?	81 г/моль	? моль	18 10 23 молекул	6 10 23
MgS	5,6г	56 г/моль	? моль	?	6 10 23
BaCl 2	?	? г/моль	0,5 моль	3 10 23 молекул	6 10 23

4. Вивчення нового матеріалу.

«...Ми хочемо не тільки знати, як влаштована природа (і як відбуваються природні явища), але й по можливості досягти мети, можливо, утопічної та зухвалої на вигляд, – дізнатися, чому природа є саме такою, а не іншою. У цьому вчені знаходять найвище задоволення.
Альберт Ейнштейн

Отже, наша мета – знайти найвище задоволення, як справжні вчені.

А як називається об'єм 1 моля речовини?

Від чого залежить молярний об'єм?

Чому дорівнюватиме молярний об'єм води, якщо її M r = 18, а ρ = 1 г/мл?

(Звичайно 18 мл).

Для визначення обсягу використовувалися формулою відомої з фізики ρ = m / V (г/мл, г/см 3 кг/м 3)

Відміряємо цей обсяг мірним посудом. Відміряємо молярні обсяги спирту, сірки, заліза, цукру. Вони різні, т.к. щільність різна, (таблиця різних густин).

А як справи у газів? Виявляється, 1 моль будь-якого газу за н.у. (0°С і 760 мм.рт.ст.) займає один і той же молярний об'єм 22,4 л/моль (показується на таблиці). А як називатиметься обсяг 1 кіломолю? Кіломолярним. Він дорівнює 22,4 м-коду 3 /кмоль. Мілімолярний об'єм 22,4 мл/моль.

Звідки взялося це число?

Воно випливає із закону Авогадро. Наслідок із закону Авогадро: 1 моль будь-якого газу за н.у. займає об'єм 22,4 л/моль.

Трохи про життя італійського вченого ми зараз почуємо. (повідомлення про життя Авогадро)

А тепер подивимося залежність величин від різних показників:

Формула речовини	Агрегатний стан (при н.у.)	Маса, г	Щільність, г/мл	Об'єм порцій в 1 моль, л	Кількість речовини, моль	Залежність між обсягом та кількістю речовини
NaCl	Тверде	58,5	2160	0,027	1	0,027
H 2 O	Рідке	18	1000	0,018	1	0,18
O 2	Газ	32	1,43	22,4	1	22,4
H 2	Газ	2	0,09	22,4	1	22,4
CO 2	Газ	44	1,96	22,4	1	22,4
SO 2	газ	64	2,86	22,4	1	22,4

З порівняння отриманих даних зробіть висновок (залежність між об'ємом та кількістю речовини для всіх газоподібних речовин (при н.у.) виражається однаковою величиною, яка називається молярним об'ємом.)

Позначається V m і вимірюється л/моль і т.д. Виведемо формулу для знаходження молярного об'єму

V m = V/v , звідси можна знайти кількість речовини та обсяг газу. А тепер згадаємо раніше вивчені формули, чи їх можна об'єднати? Можна одержати універсальні формули для розрахунків.

m/M = V/V m;

V/V m = N/Na

5. А тепер закріпимо отримані знання за допомогою усного рахунку, щоб знання через уміння стали застосовуватися автоматично, тобто перетворилися на навички.

За правильну відповідь ви отримуватимете бал, за кількістю балів отримаєте оцінку.

1. Назвіть формулу водню?
2. Якою є його відносна молекулярна маса?
3. Яка його молярна маса?
4. Скільки молекул водню буде у кожному випадку?
5. Який обсяг займуть за н.у. 3 г H 2?
6. Скільки важитимуть 12 10 23 молекул водню?
7. Який обсяг займуть ці молекули у кожному випадку?

А тепер вирішимо завдання щодо груп.

Завдання №1

Який обсяг займає 0,2 моль N 2 при н.у.?

1. Який обсяг займають 5 моль O 2 при н.
2. Який обсяг займають 2,5 моль H 2 за н.у.?

Завдання №2

Яка кількість речовини містить водень об'ємом 33,6 л при н.у.?

Завдання для самостійного вирішення

Розв'яжіть задачі за наведеним зразком:

1. Яка кількість речовини містить кисень об'ємом 0,224 л за н.у.?
2. Яка кількість речовини містить вуглекислий газ об'ємом 4,48 л за н.у.?

Завдання №3

Зразок: Який обсяг займуть 56 р газу СО при н.у.?

Завдання для самостійного вирішення

Розв'яжіть задачі за наведеним зразком:

1. Який обсяг займуть 8 р газу O 2 при н.у.?
2. Який обсяг займуть 64 р газу SO 2 при н.у.?

Завдання №4

Зразок: У якому обсязі міститься 3 10 23 молекул водню H 2 при н.у.?

Завдання для самостійного вирішення

Розв'яжіть задачі за наведеним зразком:

1. У якому обсязі міститься 12,04 ·10 23 молекул водню СО 2 при н.у.?
2. В якому обсязі міститься 3,01 · 1023 молекул водню O2 при н.у.?

Поняття відносної щільності газів слід дати на підставі їх знань про щільність тіла: D = ρ 1 /ρ 2 , де ρ 1 – густина першого газу, ρ 2 – густина другого газу. Ви знаєте формулу ρ = m/V. Замінивши у цій формулі m на М, а V на V m отримаємо ρ = М/V m . Тоді відносну щільність можна виразити, використовуючи праву частину останньої формули:

D = ρ 1 / ρ 2 = М 1 / М 2 .

Висновок: відносна щільність газів – число, що показує, у скільки разів молярна маса одного газу більша за молярну масу іншого газу.

Наприклад, визначте відносну щільність кисню повітрям, воднем.

6. Підбиття підсумків.

Розв'яжіть завдання для закріплення:

Знайдіть масу (н.у.): а) 6 л. Про 3; б) 14 л. газу H 2 S?

Який обсяг водню за н.у. утворюється при взаємодії 0,23 г натрію із водою?

Якою є молярна маса газу, якщо 1 л. його має масу 3,17 р? (Підказка! m = ρ·V)

Теоретичний матеріал дивись на сторінці "Молярний обсяг газу".

Основні формули та поняття:

З закону Авогадро, наприклад, випливає, що за однакових умов в 1 літрі водню і в 1 літрі кисню міститься однакова кількість молекул, хоча їх розміри сильно відрізняються.

Перше слідство із закону Авогадро:

Об'єм, який займає 1 моль будь-якого газу за нормальних умов (н.у.), дорівнює 22,4 літра і називається молярним об'ємом газу(Vm).

V m =V/ν (м 3 /моль)

Що називають нормальними умовами (н.у.):

• нормальна температура = 0 ° C або 273 К;
• нормальний тиск = 1 атм чи 760 мм рт.ст. або 101,3 кПа

З першого слідства закону Авогадро випливає, що, наприклад, 1 моль водню (2 г) і 1 моль кисню (32 г) займають один і той самий об'єм, рівний 22,4 літра за н.у.

Знаючи V m , можна знайти об'єм будь-якої кількості (ν) і будь-якої маси (m) газу:

V = V m · V = V m · (m/M)

Типова задача 1: Який обсяг при н. займає 10 моль газу?

V=V m ·ν=22,4·10=224 (л/моль)

Типова задача 2: Який обсяг при н. займає 16 г кисню?

V(O 2)=V m ·(m/M) M r (O 2)=32; M(O 2)=32 г/моль V(O 2)=22,4·(16/32)=11,2 л

Друге слідство із закону Авогадро:

Знаючи густину газу (ρ=m/V) при н.у., можна обчислити молярну масу цього газу: M=22,4·ρ

Щільністю (D) одного газу інакше називають відношення маси певного обсягу першого газу до маси аналогічного обсягу другого газу, взятого за однакових умов.

Типове завдання 3: Визначити відносну щільність вуглекислого газу воднем і повітрям.

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

• один об'єм водню і один об'єм хлору дають два об'єми хлористого водню: H 2 +Cl 2 =2HCl
• два об'єми водню і один об'єм кисню дають два об'єми водяної пари: 2H 2 +O 2 =2H 2 O

Завдання 1 . Скільки молей та молекул міститься у 44 г вуглекислого газу.

Рішення:

M(CO 2)=12+16·2=44 г/моль ν = m/M = 44/44 = 1 моль N(CO 2) = ν·N A = 1·6,02·10 23 = 6,02 · 10 23

Завдання 2 . Обчислити масу однієї молекули озону та атома аргону.

Рішення:

M(O 3) = 16·3 = 48 г m(O 3) = M(O 3)/N A = 48/(6,02·10 23) = 7,97·10 -23 г M(Ar) = 40 г m(Ar) = M(Ar)/N A = 40/(6,02·10 23) = 6,65·10 -23 г

Завдання 3 . Який обсяг за н.у. займає 2 моля метану.

Рішення:

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

Завдання 4 . Визначити щільність та відносну щільність оксиду вуглецю (IV) за воднем, метаном та повітрям.

Рішення:

M r (CO 2) = 12 +16 · 2 = 44; M(CO 2)=44 г/моль M r (CH 4)=12+1·4=16; M(CH 4)=16 г/моль M r (H 2)=1·2=2; M(H 2)=2 г/моль M r (повітря)=29; М(повітря)=29 г/моль ρ=m/V ρ(CO 2)=44/22,4=1,96 г/моль D(CH 4)=M(CO 2)/M(CH 4)= 44/16=2,75 D(H 2)=M(CO 2)/M(H 2)=44/2=22 D(повітря)=M(CO 2)/M(повітря)=44/24= 1,52

Завдання 5 . Визначити масу газової суміші, до якої входять 2,8 кубометрів метану та 1,12 кубометрів оксиду вуглецю.

Рішення:

M r (CO 2) = 12 +16 · 2 = 44; M(CO 2)=44 г/моль M r (CH 4)=12+1·4=16; M(CH 4)=16 г/моль 22,4 кубометра CH 4 = 16 кг 2,8 кубометра CH 4 = x m(CH 4)=x=2,8·16/22,4=2 кг 22,4 кубометра CO 2 = 28 кг 1,12 кубометра CO 2 = x m(CO 2)=x=1,12·28/22,4=1,4 кг m(CH 4)+m(CO 2)=2+1, 4 = 3,4 кг

Завдання 6 . Визначити об'єми кисню та повітря, необхідні для спалювання 112 кубометрів двовалентного оксиду вуглецю при вмісті в ньому негорючих домішок в об'ємних частках 0,50.

Рішення:

• визначаємо обсяг чистого CO у суміші: V(CO)=112·0,5=66 кубометрів
• визначаємо обсяг кисню, необхідний для спалювання 66 кубів CO: 2CO+O 2 =2CO 2 2моль+1моль 66м 3 +X м 3 V(CO)=2·22,4 = 44,8 м 3 V(O 2)=22 ,4 м 3 66/44,8 = X/22,4 X = 66·22,4/44,8 = 33 м 3 або 2V(CO)/V(O 2 ) = V 0 (CO)/V 0 (O 2) V - молярні об'єми V 0 - обчислювані об'єми V 0 (O 2) = V(O 2)·(V 0 (CO)/2V(CO))

Завдання 7 . Як зміниться тиск у посудині, заповненій газами водню та хлору після того, як вони вступлять у реакцію? Аналогічно для водню та кисню?

Рішення:

• H 2 +Cl 2 =2HCl - в результаті взаємодії 1 моля водню і 1 моля хлору виходить 2 моля хлороводню: 1(моль)+1(моль)=2(моль), отже, тиск не зміниться, оскільки об'єм газової суміші, що вийшов, дорівнює сумі обсягів компонентів, які вступили у реакцію.
• 2H 2 +O 2 =2H 2 O - 2(моль)+1(моль)=2(моль) - тиск у посудині зменшиться у півтора рази, оскільки з 3 обсягів компонентів, що вступили в реакцію, вийшло 2 обсяги газової суміші.

Завдання 8 . 12 літрів газової суміші з аміаку та чотиривалентного оксиду вуглецю при н.у. мають масу 18 г. Скільки у суміші кожного з газів?

Рішення:

V(NH 3)=x л V(CO 2)=y л M(NH 3)=14+1·3=17 г/моль M(CO 2)=12+16·2=44 г/моль m( NH 3)=x/(22,4·17) г m(CO 2)=y/(22,4·44) г Система рівнянь об'єм суміші: x+y=12 маса суміші: x/(22,4· 17) + y / (22,4 · 44) = 18 Після рішення отримаємо: x = 4,62 л y = 7,38 л

Завдання 9 . Яка кількість води вийде в результаті реакції 2 г водню і 24 г кисню.

Рішення:

2H 2 +O 2 =2H 2 O

З рівняння реакції видно, що кількість реагуючих речовин не відповідають відношенню стехіометричних коефіцієнтів у рівнянні. У таких випадках обчислення проводять за речовиною, якої менше, тобто ця речовина закінчиться першою в ході реакції. Щоб визначити який із компонентів перебуває у недоліку, треба звернути увагу на коефіцієнті рівняння реакції.

Кількість вихідних компонентів ν(H 2)=4/2=2 (моль) ν(O 2)=48/32=1,5 (моль)

Однак поспішати не треба. У нашому випадку для реакції з 1,5 моль кисню необхідно 3 моль водню (1,5·2), а в нас його тільки 2 моль, тобто не вистачає 1 моль водню, щоб прореагували всі півтора моля кисню. Тому, розрахунок кількості води будемо вести по водню:

ν(H 2 O)=ν(H 2)=2 моль m(H 2 O) = 2·18=36 г

Завдання 10 . При температурі 400 К та тиску 3 атмосфери газ займає об'єм 1 літр. Який обсяг займатиме цей газ за н.у.?

Рішення:

З рівняння Клапейрона:

P · V / T = P N · V N / T N V N = (PVT N) / (P N T) V N = (3 · 1 · 273) / (1 · 400) = 2,05 л

Де m-маса, M-молярна маса, V-об'єм.

4. Закон Авогадро.Встановлено італійським фізиком Авогадро у 1811 р. Однакові обсяги будь-яких газів, відібрані при одній температурі і однаковому тиску, містять одне й те ж число молекул.

Таким чином, можна сформулювати поняття кількості речовини: 1 моль речовини містить число частинок, що дорівнює 6,02 * 1023 (називається постійною Авогадро)

Наслідком цього закону є те, що 1 моль будь-якого газу займає за нормальних умов (Р 0 = 101,3 кПа і Т 0 = 298 К) обсяг, рівний 22,4 л.

5. Закон Бойля-Маріотта

При постійній температурі обсяг даної кількості газу обернено пропорційний тиску, під яким він знаходиться:

6. Закон Гей-Люссака

При постійному тиску зміна обсягу газу прямо пропорційна температурі:

V/T = const.

7. Залежність між об'ємом газу, тиском та температурою можна виразити об'єднаним законом Бойля-Маріотта та Гей-Люссака,яким користуються для приведення обсягів газу від одних умов до інших:

P 0 , V 0 , T 0-тиск об'єму і температури за нормальних умов: P 0 = 760 мм рт. ст. або 101,3 кПа; T 0 =273 К (0 0 С)

8. Незалежна оцінка значення молекулярної маси М може бути виконана з використанням так званого рівняння стану ідеального газу або рівняння Клапейрона-Менделєєва :

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

де р -тиск газу в замкнутій системі, V- Об'єм системи, т -маса газу, Т -абсолютна температура, R -Універсальна газова постійна.

Зазначимо, що значення постійної Rможе бути отримано підстановкою величин, що характеризують один моль газу при н.у., рівняння (1.1):

r = (Р V) / (Т) = (101,325кПа 22.4л)/(1 моль 273К) = 8.31Дж/моль.К)

Приклади розв'язання задач

приклад 1.Приведення обсягу газу до нормальних умов.

Який об'єм (н.у.) займуть 0,4×10 -3 м 3 газу, що знаходяться при 50 0 С та тиск 0,954×10 5 Па?

Рішення.Для приведення обсягу газу до нормальних умов користуються загальною формулою, що поєднує закони Бойля-Маріотта та Гей-Люссака:

pV/T = p0V0/T0.

Обсяг газу (н.у.) дорівнює де Т 0 = 273 К; р 0 = 1,013 10 5 Па; Т = 273 + 50 = 323 К;

М 3 = 0,32 10 -3 м 3 .

При (н.у.) газ займає об'єм, що дорівнює 0,32×10 -3 м 3 .

приклад 2.Обчислення відносної густини газу за його молекулярною масою.

Обчисліть щільність етану С 2 Н 6 водню та повітрю.

Рішення.З закону Авогадро випливає, що відносна щільність одного газу по іншому дорівнює відношенню молекулярних мас ( М год) цих газів, тобто. D=М 1 /М 2. Якщо М 1С2Н6 = 30, М 2Н2 = 2, середня молекулярна маса повітря дорівнює 29, то відносна щільність етану водню дорівнює D Н2 = 30/2 =15.

Відносна щільність етану повітрям: D пов.= 30/29 = 1,03, тобто. етан у 15 разів важчий за водень і в 1,03 рази важчий за повітря.

приклад 3.Визначення середньої молекулярної маси суміші газів щодо відносної щільності.

Обчисліть середню молекулярну масу суміші газів, що складається з 80 % метану та 20 % кисню (за обсягом), використовуючи значення відносної густини цих газів воднем.

Рішення.Часто обчислення виробляють за правилом змішування, яке полягає в тому, що відношення об'ємів газів у двокомпонентній газовій суміші обернено пропорційно різницям між щільністю суміші і щільностями газів, що становлять цю суміш. Позначимо відносну щільність газової суміші воднем через DН2. вона буде більшою за щільність метану, але меншою за щільність кисню:

80DН2 - 640 = 320 - 20 DН2; DН2 = 9,6.

Щільність цієї суміші газів водню дорівнює 9,6. середня молекулярна маса газової суміші МН2 = 2 DН2 = 9,6 2 = 19,2.

приклад 4.Обчислення молярної маси газу.

Маса0,327×10 -3 м 3 газу при 13 0 З тиску 1,040×10 5 Па дорівнює 0,828×10 -3 кг. Обчисліть молярну масу газу.

Рішення.Обчислити молярну масу газу можна, використовуючи рівняння Менделєєва-Клапейрона:

де m- Маса газу; М- Молярна маса газу; R– молярна (універсальна) газова стала, значення якої визначається прийнятими одиницями виміру.

Якщо тиск вимірювати в Па, а обсяг м 3 , то R=8,3144×10 3 Дж/(кмоль×К).

3.1. При виконанні вимірювань атмосферного повітря, повітря робочої зони, а також промислових викидів та вуглеводнів у газових магістралях існує проблема приведення обсягів вимірюваного повітря до нормальних (стандартних) умов. Часто на практиці під час проведення вимірювань якості повітря не використовується перерахунок виміряних концентрацій до нормальних умов, у результаті виходять недостовірні результати.

Наведемо витяг із Стандарту:

«Вимірювання призводять до стандартних умов, використовуючи таку формулу:

З 0 = C 1 * Р 0 Т 1 / Р 1 Т 0

де: 0 - результат, виражений в одиницях маси на одиницю об'єму повітря, кг / куб. м, чи кількості речовини на одиницю обсягу повітря, моль/куб. м, при стандартних температурі та тиску;

1 - результат, виражений в одиницях маси на одиницю об'єму повітря, кг/куб. м, чи кількості речовини на одиницю об'єму

повітря, моль/куб. м, при температурі Т 1 К і тиску Р 1 кПа.

Формула приведення до нормальних умов у спрощеному вигляді має вигляд (2)

З 1 = З 0 * f де F = Р 1 Т 0 / Р 0 Т 1

стандартний перерахунковий коефіцієнт приведення до нормальних умов. Параметри повітря та домішок вимірюють при різних значеннях температури, тиску та вологості. Результати призводять до стандартних умов для порівняння виміряних параметрів якості повітря у різних місцях та різних кліматичних умовах.

3.2.Галузеві нормальні умови

Нормальні умови це стандартні фізичні умови, із якими зазвичай співвідносять властивості речовин (Standard temperature and pressure, STP). Нормальні умови визначені IUPAC (Міжнародним союзом практичної та прикладної хімії) наступним чином: Атмосферний тиск 101325 Па = 760 мм рт.ст. Температура повітря 273,15 K = 0°C.

Стандартні умови (Standard Ambient Temperature and Pressure, SATP) це нормальні навколишні температура та тиск: тиск 1 Бар = 10 5 Па = 750,06 мм Т. ст.; температура 298,15 К = 25 °С.

Інші області.

Вимірювання якості повітря.

Результати вимірювань концентрацій шкідливих речовин у повітрі робочої зони призводять до умов: температури 293 К (20°С) та тиску 101,3 кПа (760 мм рт. ст.).

Аеродинамічні параметри викидів забруднюючих речовин повинні вимірюватися відповідно до чинних державних стандартів. Об'єми відхідних газів, отримані за результатами інструментальних вимірювань, повинні бути приведені до нормальних умов (н.у.): 0°С, 101,3 кПа.

Авіація.

Міжнародна організація цивільної авіації (ICAO) визначає міжнародну стандартну атмосферу (International Standard Atmosphere,ISA) на рівні моря з температурою 15 °C, атмосферним тиском 101325 Па та відносною вологістю 0 %. Ці параметри використовують при розрахунках руху літальних апаратів.

Газове господарство.

Газова галузь Російської Федерації при розрахунках із споживачами використовує атмосферні умови за ГОСТ 2939-63: температура 20 ° С (293,15 К); тиск 760 мм рт. ст. (101 325 Н/м²); вологість дорівнює 0. Таким чином, маса кубометра газу за ГОСТ 2939-63 дещо менша, ніж за «хімічних» нормальних умов.

Випробування

Для проведення випробувань машин, приладів та інших технічних виробів за нормальні значення кліматичних факторів під час випробування виробів (нормальні кліматичні умови випробувань) приймають такі:

Температура - плюс 25 ± 10 ° С; Відносна вологість – 45-80%

Атмосферний тиск 84-106 кПа (630-800 мм. рт. ст.)

Перевірка вимірювальних приладів

Номінальні значення найпоширеніших нормальних впливають величин вибираються такі: Температура – ​​293 К (20°С), атмосферний тиск – 101,3 кПа (760 мм рт. ст.).

Нормування

У методичних вказівках, що стосуються встановлення норм якості повітря, вказується, що ГДК атмосферному повітрі встановлюються за умов у приміщенні, тобто. 20 С та 760 мм. рт. ст.

З положень про те, що одна моль будь-якої речовини включає число частинок цієї речовини, що дорівнює кількості Авогадро, і що рівні числа частинок різних газів за однакових фізичних умов містяться в рівних обсягах цих газів, випливає слідство:

рівні кількості будь-яких газоподібних речовин за однакових фізичних умов займають рівні обсяги

Наприклад, обсяг одного моль будь-якого газу має (при p, T = const) одне й те саме значення. Отже, рівняння реакції, що протікає за участю газів, задає не тільки співвідношення їх кількостей та мас, а й обсягів.

молярний об'єм газу (V M) - це об'єм газу, в якому міститься 1 моль частинок цього газу
V M = V / n

Одиниця молярного об'єму газу СІ - кубічний метр на моль (м 3 /моль), але частіше використовують дольные одиниці - літр (кубічний дециметр) на моль (л/моль, дм 3 /моль) і мл (кубічний сантиметр) на моль ( см 3/моль).
Відповідно до визначення молярного обсягу для будь-якого газу відношення його обсягу Vдо кількості nбуде однаковим за умови, що це є ідеальний газ.

За нормальних умов (н.у.) - 101,3 кПа, 0°С - молярний об'єм ідеального газу дорівнює

V M = 2,241381·10 -2 м 3 /моль ≈ 22.4 л/моль

У хімічних розрахунках використовується заокруглене значення 22,4 л/моль, оскільки точне значення відноситься до ідеального газу, а більшість реальних газів за властивостями відрізняються від нього. Реальні гази з дуже низькою температурою рівноважної конденсації (H 2 , O 2 , N 2) за нормальних умов мають об'єм, майже рівний 22,4 л/моль, а гази, що конденсуються при високих температурах, мають дещо менше значення молярного об'єму при н. у. для CO 2 - 22.26 л/моль, для NH 3 - 22,08 л/моль.

Знаючи об'єм деякого газу за заданих умов, можна визначити кількість речовин у цьому обсязі, і навпаки, за кількістю речовини в даній порції газу можна знайти об'єм цієї порції:

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

Молярний обсяг газу за н.у. - фундаментальна фізична стала, яка широко використовується в хімічних розрахунках. Вона дозволяє застосовувати обсяг газу замість його маси, що дуже зручно в аналітичній хімії (газоаналізатори засновані на вимірюванні об'єму), оскільки легше виміряти об'єм газу, ніж його масу.

Значення молярного обсягу газу за н.у. є коефіцієнтом пропорційності між постійними Авогадро та Лошмідта:

V M = N A / N L = 6.022 · 10 23 (моль -1) / 2,24 · 10 4 (см 3 / моль) = 2.69 · 10 19 (см -3)

Використовуючи значення молярного об'єму та молярну масу газу можна визначити щільність газу:

ρ = M / V M

У розрахунках, заснованих на законі еквівалентів для газоподібних речовин (реагентів, продуктів) замість еквівалентної маси зручніше застосовувати еквівалентний обсяг, який є відношенням обсягу порції даного газу до еквівалентної кількості речовини в цій порції:

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

Одиниця еквівалентного обсягу збігається з одиницею молярного обсягу. Значення еквівалентного обсягу газу є константою даного газу лише в конкретній реакції, оскільки залежить від фактора еквівалентності f eq.

Молярний об'єм газу

Молярний об'єм газу З положень про те, що одна моль будь-якої речовини включає число частинок цієї речовини, що дорівнює кількості Авогадро, і що рівні числа частинок різних газів при однакових

Обсяг газу за нормальних умов

Тема 1

УРОК 7

Тема. Молярний об'єм газів. Обчислення обсягу газу за нормальних умов

Цілі уроку: ознайомити учнів із поняттям «молярний обсяг»; розкрити особливості використання поняття "молярний обсяг" для газоподібних речовин; навчити учнів використовувати отримані знання для розрахунків обсягів газів за нормальних умов.

Тип уроку: комбінований.

Форми роботи: оповідання вчителя, керована практика.

Обладнання: Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва, картки із завданнями, куб об'ємом 22,4 л (зі стороною 28,2 см).

ІІ. Перевірка домашнього завдання, актуалізація опорних знань

Учні здають на перевірку виконане на аркушах домашнє завдання.

1) Що таке «кількість речовини»?

2) Одиниця виміру кількості речовини.

3) Скільки частинок міститься в 1 моль речовини?

4) Яка існує залежність між кількістю речовини та агрегатного стану, в якому знаходиться ця речовина?

5) Скільки молекул води міститься в 1 моль льоду?

6) А в 1 моль рідкої води?

7) У 1 моль водяної пари?

8) Яку масу матимуть:

III. Вивчення нового матеріалу

Створення та вирішення проблемної ситуації Проблемне питання. Який обсяг займатиме:

Відповісти на ці питання відразу ми не можемо, тому що обсяг речовини залежить від густини речовини. І згідно з формулою V = m / ρ обсяг буде різним. 1 моль пари займає більший обсяг, ніж 1 моль води чи льоду.

Тому що в рідких та газоподібних речовинах відстань між молекулами води різна.

Вивченням газоподібних речовин займалося багато вчених. Значний внесок у вивчення цього питання зробили французький хімік Жозеф Луї Гей-Люссак та англійський фізик Роберт Бойль, які сформулювали низку фізичних закономірностей, що описують стан газів.

З цих закономірностей ви знаєте?

Усі гази однаково стискаються, мають однаковий термічний коефіцієнт розширення. Обсяги газів залежить від розмірів окремих молекул, як від відстані між молекулами. Відстань між молекулами залежить від швидкості їх руху, енергії і, відповідно, температури.

На підставі цих законів та своїх досліджень італійський учений Амедео Авогадро сформулював закон:

У рівних обсягах різних газів міститься однакова кількість молекул.

За звичайних умов газоподібні речовини мають молекулярну будову. Молекули газів дуже дрібні порівняно з відстанню між ними. Тому обсяг газу визначається не розміром частинок (молекул), а відстанню між ними, що для будь-якого газу приблизно однакова.

А. Авогадро зробив висновок, що якщо взяти 1 моль, тобто 6,02 · 1023 молекул будь-яких газів, то вони займатимуть однаковий обсяг. Але при цьому вимірюватися цей обсяг за однакових умов, тобто за однакових температур і тиску.

Умови, за яких проводяться такі розрахунки, назвали нормальними умовами.

Нормальні умови (н. в.):

Т = 273 К або t = 0 ° С

Р = 101,3 кПа чи Р = 1 атм. = 760 мм рт. ст.

Об'єм 1 моль речовини називають молярним об'ємом (Vm). Для газів за нормальних умов дорівнює 22,4 л/моль.

Демонструється куб об'ємом 22,4 л.

У кубі міститься 6,02-1023 молекул будь-яких газів, наприклад, кисню, водню, аміаку (NH 3), метану (СН4).

При яких умовах?

При температурі 0 ° С та тиску 760 мм рт. ст.

Із закону Авогадро випливає, що

де Vm = 22,4 л/моль будь-якого газу за зв. в.

Отже, знаючи обсяг газу, можна визначити кількість речовини, і навпаки.

IV. Формування навичок та умінь

Практика на прикладах

Обчисліть, який обсяг займатимуть 3 моль кисню за зв. в.

Обчисліть кількість молекул карбон(IV) оксиду обсягом 44,8 л (н. в).

2) Обчислимо кількість молекул СО 2 за формулами:

N (CO 2 ) = 2 моль · 6,02 · 1023 молекул/моль = 12,04 · 1023 молекул.

Відповідь: 12,04 · 1023 молекул.

Обчисліть, який об'єм займає азот масою 112 г (по зв. в.).

V (N 2) = 4 моль · 22,4 л/моль = 89,6 л.

V. Домашнє завдання

Опрацювати відповідний параграф підручника, відповісти на запитання.

Творче завдання (домашня практика). Самостійно вирішити задачі 2, 4, 6 з картки.

Картка-завдання до уроку 7

Обчисліть, який обсяг займе 7 моль азоту N 2 (по зв. в.).

Обчисліть кількість молекул водню об'ємом 112 л.

(Відповідь: 30,1 · 1023 молекул)

Обчисліть, який обсяг займає сірководень масою 340 г.

Обсяг газу за нормальних умов

Молярний об'єм газів. Обчислення обсягу газу за нормальних умов – КІЛЬКІСТЬ РЕЧОВИНИ. РОЗРАХУНКИ З ХІМІЧНИХ ФОРМУЛ – УРОКИ ХІМІЇ – 8 клас – конспекти уроків – уроки хімії – План уроку – Конспект уроку – Плани уроків – розробки уроків з хімії – ХІМІЯ – Стандарт та академічний рівень шкільна програма – всіх урок школи

Газові закони Закон Авогадро. Молярний об'єм газу

Французький вчений Ж.Л. Гей-Люссак встановив закон об'ємні відносини:

Наприклад, 1 л хлору з'єднується з 1 л водню , утворюючи 2 л хлороводню ; 2 л оксиду сірки (IV) з'єднуються з 1 л кисню утворюючи 1 л оксиду сірки (VI).

Цей закон дозволив італійському вченому А. Авогадроприпустити, що молекули простих газів ( водню, кисню, азоту, хлору та ін. ) складаються з двох однакових атомів . При з'єднанні водню із хлором їх молекули розпадаються на атоми, а останні утворюють молекули хлороводню. Але оскільки з однієї молекули водню та однієї молекули хлору утворюються дві молекули хлороводню, обсяг останнього має дорівнювати сумі обсягів вихідних газів.
Таким чином, об'ємні відносини легко пояснюються, якщо виходити з уявлення про двоатомність молекул простих газів ( Н2, Сl2, O2, N2 та ін. )- Це служить, своєю чергою, доказом двоатомності молекул цих речовин.
Вивчення властивостей газів дозволило А. Авогадро висловити гіпотезу, яка згодом була підтверджена досвідченими даними, а тому почала називатися законом Авогадро:

Із закону Авогадро випливає важливе слідство: за однакових умов 1 моль будь-якого газу займає однаковий обсяг.

Цей обсяг можна обчислити, якщо відома маса 1 л газу. За нормальних умов, (н.у.) тобто температурі 273К (О ° С) та тиск 101325 Па (760 мм рт. ст.) маса 1 л водню дорівнює 0,09 г, молярна маса його дорівнює 1,008 2 = 2,016 г/моль. Тоді обсяг, який займає 1 моль водню за нормальних умов, дорівнює 22,4 л

За тих же умов маса 1л кисню 1,492г ; молярна 32г/моль . Тоді обсяг кисню при (н.у.) теж дорівнює 22,4 моль.

Молярний обсяг газу - це відношення обсягу речовини до кількості цієї речовини:

де V m - молярний об'єм газу (розмірність л/моль ); V – обсяг речовини системи; n - Кількість речовини системи. Приклад запису: V m газу (н.у.) = 22,4 л/моль.

З закону Авогадро визначають молярні маси газоподібних речовин. Чим більша маса молекул газу, тим більша маса одного й того ж обсягу газу. У рівних обсягах газів за однакових умов міститься однакове число молекул, отже, і молей газів. Відношення мас рівних обсягів газів дорівнює відношенню їх молярних мас:

де m 1 - Маса певного обсягу першого газу; m 2 - Маса такого ж обсягу другого газу; M 1 і M 2 - молярні маси першого та другого газів.

Зазвичай щільність газу визначають по відношенню до найлегшого газу - водню (позначають D H2 ). Молярна маса водню дорівнює 2г/моль . Тож отримуємо.

Молекулярна маса речовини в газоподібному стані дорівнює його подвоєній щільності водню.

Часто щільність газу визначають по відношенню до повітря (D B ) . Хоча повітря є сумішшю газів, все ж таки говорять про його середню молярну масу. Вона дорівнює 29г/моль. У цьому випадку молярна мас визначається виразом М = 29D B .

Визначення молекулярних мас показало, що молекули простих газів складаються з двох атомів (Н2, F2, Cl2, O2 N2) а молекули інертних газів - з одного атома (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). Для благородних газів «молекула» та «атом» рівнозначні.

Закон Бойля – Маріотта: при постійній температурі об'єм даної кількості газу обернено пропорційний тиску, під яким він знаходиться.Звідси pV = const ,
де р - тиск, V - Об'єм газу.

Закон Гей-Люссака: при постійному тиску зміна обсягу газу прямо пропорційно температурі, тобто.
V/T = const,
де Т - температура за шкалою До (Кельвіна)

Об'єднаний газовий закон Бойля - Маріотта та Гей-Люссака:
pV/T = const.
Ця формула зазвичай використовується для обчислення обсягу газу за даних умов, якщо відомий його обсяг за інших умов. Якщо здійснюється перехід від нормальних умов (або нормальних умов), то цю формулу записують наступним чином:
pV/T = p V /T ,
де р ,V ,T -тиск, обсяг газу та температура за нормальних умов ( р = 101 325 Па , Т = 273 К V = 22,4 л/моль) .

Якщо відомі маса та кількість газу, а треба обчислити його обсяг, або навпаки, використовують рівняння Менделєєва-Клайперона:

де n - кількість речовини газу, моль; m - Маса, г; М - молярна маса газу, г/іоль ; R - Універсальна газова постійна. R = 8,31 Дж/(моль*К)

Газові закони

Газові закони Закон Авогадро. Молярний обсяг газу Французький вчений Ж.Л. Гей-Люссак встановив закон об'ємних відносин: Наприклад, 1 л хлору з'єднується з 1 л водню, утворюючи 2 л.