Azon rendelkezésekből, amelyek szerint bármely anyag egy mólja annyi részecskét tartalmaz, mint az Avogadro-szám, és azonos mennyiségű különböző gáz részecskéi azonos fizikai körülmények között azonos mennyiségben, a következők:

azonos mennyiségű gáznemű anyag azonos fizikai körülmények között azonos térfogatot foglal el

Például bármely gáz egy mól térfogata (at p, T = állandó) ugyanaz az érték. Következésképpen a gázok részvételével lezajló reakció egyenlete nemcsak mennyiségük és tömegük arányát adja meg, hanem térfogatukat is.

a gáz moláris térfogata (V M) annak a gáznak a térfogata, amely 1 mól részecskéket tartalmaz ebből a gázból
V M = V / n

A gáz moláris térfogatának mértékegysége SI-ben köbméter per mol (m 3 / mol), de gyakrabban használnak több egységet - liter (köb deciméter) per mol (l / mol, dm 3 / mol) és mlliliter (köbcentiméter) per mol (cm 3 / mol).
Bármely gáz móltérfogatának definíciójával összhangban a térfogatának aránya V mennyiségre n azonos lesz, feltéve, hogy ideális gázról van szó.

Normál körülmények között (n.o.) - 101,3 kPa, 0 ° C - az ideális gáz moláris térfogata

V M \u003d 2,241381 10 -2 m 3 / mol ≈ 22,4 l / mol

A kémiai számításoknál 22,4 l/mol kerekített értéket használunk, mivel a pontos érték egy ideális gázra vonatkozik, és a legtöbb valódi gáz tulajdonságaiban eltér ettől. A nagyon alacsony egyensúlyi kondenzációs hőmérsékletű (H 2, O 2, N 2) valódi gázok térfogata normál körülmények között csaknem 22,4 l/mol, a magas hőmérsékleten kondenzálódó gázok moláris térfogata pedig valamivel kisebb n. at -nél. : CO 2 - 22,26 l / mol, NH 3 - 22,08 l / mol.

Egy adott gáz térfogatának adott körülmények között történő ismeretében meghatározható az ebben a térfogatban lévő anyagok mennyisége, és fordítva, egy adott gázrészletben lévő anyag mennyiségével ennek a résznek a térfogatát:

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

A gáz moláris térfogata n.o. - alapvető fizikai állandó, amelyet széles körben használnak a kémiai számításokban. Lehetővé teszi a gáz térfogatának használatát a tömege helyett, ami nagyon hasznos az analitikai kémiában (térfogat-alapú gázanalizátorok), mivel könnyebben mérhető egy gáz térfogata, mint tömege.

A gáz moláris térfogatának értéke n.o. az Avogadro és Loschmidt állandók közötti arányossági együttható:

V M \u003d N A / N L \u003d 6,022 10 23 (mol -1) / 2,24 10 4 (cm 3 / mol) \u003d 2,69 10 19 (cm -3)

A gáz moláris térfogatának és moláris tömegének értékeivel meghatározható a gáz sűrűsége:

ρ = M / V M

A gáznemű anyagok (reagensek, termékek) ekvivalenstörvényén alapuló számításoknál az ekvivalens tömeg helyett célszerűbb egy ekvivalens térfogatot használni, amely az adott gáz egy részének térfogatának az ekvivalenshez viszonyított aránya. az anyag mennyisége ebben a részben:

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

Az ekvivalens térfogat egysége megegyezik a moláris térfogat egységével. Egy gáz ekvivalens térfogatának értéke csak egy adott reakcióban egy adott gáz állandója, mivel ez függ az ekvivalencia tényezőtől f eq.

A gáz moláris térfogata

A gáz moláris térfogata

Gázmennyiség normál körülmények között

1. téma

7. LECKE

Téma. Gázok moláris térfogata. A gáz térfogatának kiszámítása normál körülmények között

Az óra céljai: a tanulók megismertetése a „moláris térfogat” fogalmával; feltárja a gáznemű anyagok "moláris térfogata" fogalmának használatának jellemzőit; megtanítani a tanulókat a megszerzett ismeretek felhasználására a gázok térfogatának normál körülmények között történő kiszámítására.

Az óra típusa: kombinált.

Munkaformák: tanári mese, irányított gyakorlat.

Felszerelés: D. I. Mengyelejev kémiai elemek periódusos rendszere, feladatkártyák, egy 22,4 literes kocka (28,2 cm-es oldallal).

II. Házi feladatok ellenőrzése, alapismeretek frissítése

A tanulók beadják a házi feladatukat felülvizsgálatra.

1) Mi az "anyag mennyisége"?

2) Egy anyag mennyiségének mértékegysége.

3) Hány részecskét tartalmaz 1 mol anyag?

4) Mi a kapcsolat egy anyag mennyisége és az aggregáltsági állapot között, amelyben ez az anyag található?

5) Hány vízmolekulát tartalmaz 1 mól jég?

6) És 1 mol folyékony vízben?

7) 1 mol vízgőzben?

8) Mekkora tömegük lesz:

III. Új anyagok tanulása

Problémahelyzet kialakítása, megoldása Problémás kérdés. Mekkora térfogatra lesz szüksége:

Ezekre a kérdésekre nem tudunk azonnal válaszolni, mert egy anyag térfogata az anyag sűrűségétől függ. És a V = m / ρ képlet szerint a térfogat eltérő lesz. 1 mol gőz nagyobb térfogatot foglal el, mint 1 mol víz vagy jég.

Mivel a folyékony és a gáznemű anyagokban a vízmolekulák távolsága eltérő.

Sok tudós tanulmányozta a gáznemű anyagokat. Ennek a kérdésnek a vizsgálatához jelentős mértékben hozzájárult Joseph Louis Gay-Lussac francia kémikus és Robert Boyle angol fizikus, akik számos fizikai törvényt fogalmaztak meg a gázok állapotára vonatkozóan.

Ismeri ezeket a mintákat?

Minden gáz egyformán sűrített, azonos hőtágulási együtthatóval rendelkeznek. A gázok térfogata nem az egyes molekulák méretétől, hanem a molekulák közötti távolságtól függ. A molekulák közötti távolság mozgásuk sebességétől, energiájától és ennek megfelelően a hőmérséklettől függ.

E törvények és kutatásai alapján Amedeo Avogadro olasz tudós megfogalmazta a törvényt:

Különböző gázok azonos térfogatai azonos számú molekulát tartalmaznak.

Normál körülmények között a gáznemű anyagok molekulaszerkezettel rendelkeznek. A gázmolekulák nagyon kicsik a köztük lévő távolsághoz képest. Ezért a gáz térfogatát nem a részecskék (molekulák) mérete határozza meg, hanem a köztük lévő távolság, amely megközelítőleg minden gáznál azonos.

A. Avogadro arra a következtetésre jutott, hogy ha bármilyen gázból 1 mol, azaz 6,02 1023 molekulát veszünk, akkor azok ugyanannyit foglalnak el. De ugyanakkor ezt a térfogatot azonos körülmények között mérik, azaz azonos hőmérsékleten és nyomáson.

Az ilyen számítások elvégzésének feltételeit normál feltételeknek nevezzük.

Normál körülmények (n.v.):

Т= 273 К vagy t=0 °С

P = 101,3 kPa vagy P = 1 atm. = 760 Hgmm Művészet.

Az anyag 1 mol térfogatát moláris térfogatnak (Vm) nevezzük. Gázoknál normál körülmények között ez 22,4 l / mol.

Kimutatott kockatérfogat 22,4 liter.

Egy ilyen kocka 6,02-1023 molekulát tartalmaz bármilyen gázból, például oxigénből, hidrogénből, ammóniából (NH 3), metánból (CH4).

Milyen feltételekkel?

0 ° C hőmérsékleten és 760 Hgmm nyomáson. Művészet.

Avogadro törvényéből az következik, hogy

ahol Vm \u003d 22,4 l / mol bármely gáz n-nél. ban ben.

Tehát a gáz térfogatának ismeretében kiszámíthatja az anyag mennyiségét, és fordítva.

IV. A készségek és képességek kialakulása

Gyakoroljon példákkal

Számítsa ki, mekkora térfogatot foglal el 3 mol oxigén n-nél. ban ben.

Számítsa ki a szén(IV)-oxid molekulák számát 44,8 liter (n.w.) térfogatban!

2) Számítsa ki a C O 2 molekulák számát a következő képletekkel:

N (CO 2) \u003d 2 mol 6,02 1023 molekula / mol \u003d 12,04 1023 molekula.

Válasz: 12,04 1023 molekula.

Számítsuk ki a 112 g (N.V.) tömeg által elfoglalt nitrogén térfogatát.

V (N 2) \u003d 4 mol 22,4 l / mol \u003d 89,6 l.

V. Házi feladat

Dolgozzuk át a tankönyv vonatkozó bekezdését, válaszoljunk a kérdésekre!

Kreatív feladat (házi gyakorlat). Önállóan oldja meg a 2., 4., 6. feladatokat a térképről.

Feladatkártya a 7. leckéhez

Számítsd ki, mekkora térfogatot vesz fel 7 mol nitrogén N 2 (N.V. szerint).

Számítsa ki a 112 liter térfogatú hidrogénmolekulák számát!

(Válasz: 30,1 1023 molekula)

Számítsa ki, hogy mennyi hidrogén-szulfid foglal el egy 340 g tömeget!

Gázmennyiség normál körülmények között

Gázok moláris térfogata. A gáz térfogatának kiszámítása normál körülmények között - ANYAG MENNYISÉG. KÉMIAI KÉPLETEK SZÁMÍTÁSA - ÖSSZES KÉMIA ÓRA - 8. osztály - Órajegyzetek - Kémia órák - Óraterv - Óraösszefoglaló - Óratervek - Kémia óra kidolgozása - KÉMIA - Normál és akadémiai szintű iskolai tanterv - Minden kémiaóra a 8. osztályos 12. évfolyamnak

gáztörvények. Avogadro törvénye. A gáz moláris térfogata

francia tudós J.L. Meleg-Lussac alkotta meg a törvényt tömeges kapcsolatok:

Például, 1 l klór -hoz kapcsolódik 1 l hidrogén , 2 liter hidrogén-kloridot képezve ; 2 liter kén-oxid (IV) kapcsolódik valamivel 1 liter oxigén, 1 liter kén-oxidot (VI) képezve.

Ez a törvény lehetővé tette az olasz tudós számára A. Avogadro tételezzük fel, hogy az egyszerű gázok molekulái ( hidrogén, oxigén, nitrogén, klór stb. ) magába foglal két egyforma atom . Amikor a hidrogén klórral egyesül, molekuláik atomokra bomlanak, és ez utóbbiak hidrogén-klorid molekulákat képeznek. De mivel egy hidrogén- és egy klórmolekulából két hidrogén-klorid-molekula keletkezik, az utóbbi térfogatának meg kell egyeznie a kiindulási gázok térfogatának összegével.
Így a térfogatarányok könnyen megmagyarázhatók, ha az egyszerű gázok molekuláinak kétatomos természetéből indulunk ki ( H2, Cl2, O2, N2 stb. )- Ez pedig bizonyítékul szolgál ezen anyagok molekuláinak kétatomos természetére.
A gázok tulajdonságainak tanulmányozása lehetővé tette A. Avogadronak, hogy megfogalmazzon egy hipotézist, amelyet később kísérleti adatok is megerősítettek, és ezért Avogadro törvényeként vált ismertté:

Avogadro törvényéből következik egy fontos következmény: azonos körülmények között bármely gáz 1 mólja azonos térfogatot foglal el.

Ez a térfogat kiszámítható, ha a tömeg ismert 1 l gáz. Normál körülmények között (n.o.) azaz hőmérsékleten 273 K (O°C) és nyomás 101 325 Pa (760 Hgmm) , 1 liter hidrogén tömege 0,09 g, moláris tömege 1,008 2 = 2,016 g / mol. Ekkor normál körülmények között 1 mol hidrogén által elfoglalt térfogat a következő 22,4 l

Ugyanilyen feltételek mellett a tömeg 1l oxigén 1,492 g ; mól- 32g/mol . Ekkor az oxigén térfogata (n.s.) is egyenlő 22,4 mol.

A gáz moláris térfogata az anyag térfogatának az anyag mennyiségéhez viszonyított aránya:

ahol V m - gáz moláris térfogata (dimenzió l/mol ); V a rendszer anyagának térfogata; n az anyag mennyisége a rendszerben. Példa a rögzítésre: V m gáz (jól.) \u003d 22,4 l / mol.

Az Avogadro törvénye alapján a gáznemű anyagok moláris tömegét határozzák meg. Minél nagyobb a gázmolekulák tömege, annál nagyobb az azonos térfogatú gáz tömege. Azonos körülmények között azonos térfogatú gázok ugyanannyi molekulát tartalmaznak, és így a gázmólokat is. Az egyenlő térfogatú gázok tömegének aránya megegyezik moláris tömegük arányával:

ahol m 1 - az első gáz bizonyos térfogatának tömege; m 2 - a második gáz azonos térfogatú tömege; M 1 És M 2 - az első és a második gáz moláris tömege.

Általában a gáz sűrűségét a legkönnyebb gázhoz, a hidrogénhez viszonyítva határozzák meg (jelöljük D H2 ). A hidrogén moláris tömege az 2g/mol . Ezért kapunk.

A gáz halmazállapotú anyag molekulatömege megegyezik a hidrogén sűrűségének kétszeresével.

A gáz sűrűségét gyakran a levegőhöz viszonyítva határozzák meg. (D B ) . Bár a levegő gázok keveréke, mégis átlagos moláris tömegéről beszélnek. Ez 29 g/mol. Ebben az esetben a moláris tömeget a M = 29D B .

A molekulatömeg meghatározása azt mutatta, hogy az egyszerű gázok molekulái két atomból állnak (H2, F2, Cl2, O2 N2) , és az inert gázok molekulái - egy atomból (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). A nemesgázok esetében a "molekula" és az "atom" egyenértékű.

Boyle törvénye – Mariotte: állandó hőmérsékleten egy adott mennyiségű gáz térfogata fordítottan arányos azzal a nyomással, amely alatt található.Innen pV = állandó ,
ahol R - nyomás, V - gáz térfogata.

Meleg-Lussac törvénye: állandó nyomáson és a gáztérfogat változása egyenesen arányos a hőmérséklettel, azaz.
V/T = állandó
ahol T - hőmérséklet egy skálán NAK NEK (kelvin)

Boyle - Mariotte és Gay-Lussac kombinált gáztörvénye:
pV/T = állandó.
Ezt a képletet általában egy gáz térfogatának kiszámítására használják adott körülmények között, ha a térfogata más körülmények között ismert. Ha normál körülményekről (vagy normál körülményekre) történik az átmenet, akkor ezt a képletet a következőképpen írjuk le:
pV/T = p V /T ,
ahol R ,V ,T -nyomás, gáztérfogat és hőmérséklet normál körülmények között ( R = 101 325 Pa , T = 273 K V \u003d 22,4 l / mol) .

Ha ismert a gáz tömege és mennyisége, de ki kell számítani a térfogatát, vagy fordítva, akkor használjuk Mengyelejev-Claiperon egyenlet:

ahol n - gázanyag mennyisége, mol; m - tömeg, g; M a gáz moláris tömege, g/yol ; R az univerzális gázállandó. R \u003d 8,31 J / (mol * K)

Gáztörvények

gáztörvények. Avogadro törvénye. A gáz moláris térfogata francia tudós J.L. Gay-Lussac felállította a térfogati viszonyok törvényét: Például 1 liter klór 1 liter hidrogénnel 2 vegyületet képez.

Ahol m a tömeg, M a moláris tömeg, V a térfogat.

4. Avogadro törvénye. Avogadro olasz fizikus alapította 1811-ben. Ugyanolyan térfogatú gázok, azonos hőmérsékleten és nyomáson mérve, ugyanannyi molekulát tartalmaznak.

Így az anyag mennyiségének fogalma megfogalmazható: 1 mól anyag 6,02 * 10 23-nak megfelelő számú részecskét tartalmaz (ezt Avogadro-állandónak nevezik)

Ennek a törvénynek az a következménye 1 mol gáz normál körülmények között (P 0 \u003d 101,3 kPa és T 0 \u003d 298 K) 22,4 liternek megfelelő térfogatot foglal el.

5. Boyle-Mariotte törvény

Állandó hőmérsékleten egy adott mennyiségű gáz térfogata fordítottan arányos azzal a nyomással, amely alatt:

6. Meleg-Lussac törvénye

Állandó nyomáson a gáz térfogatának változása egyenesen arányos a hőmérséklettel:

V/T = állandó.

7. A gáz térfogata, nyomása és hőmérséklete közötti összefüggés kifejezhető Boyle-Mariotte és Gay-Lussac egyesített törvénye, amelyet arra használnak, hogy a gázmennyiséget egyik állapotból a másikba vigyék át:

P 0, V 0,T 0 - térfogati nyomás és hőmérséklet normál körülmények között: P 0 =760 Hgmm. Művészet. vagy 101,3 kPa; T 0 \u003d 273 K (0 0 C)

8. A molekuláris érték független felmérése tömegek M segítségével lehet elvégezni az ún állapotegyenletek ideális gázra vagy a Clapeyron-Mengyelejev egyenletek :

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

ahol R - gáznyomás zárt rendszerben, V- a rendszer térfogata, T - gáz tömege T - abszolút hőmérséklet, R- univerzális gázállandó.

Vegye figyelembe, hogy az állandó értéke Rúgy kaphatjuk meg, hogy az 1 mól gázt N.C-on jellemező értékeket behelyettesítjük az (1.1) egyenletbe:

r = (p V) / (T) \u003d (101,325 kPa 22,4 l) / (1 mol 273K) \u003d 8,31J / mol.K)

Példák problémamegoldásra

1. példa A gáz térfogatának normalizálása.

Mekkora térfogatú (n.o.) fog elfoglalni 0,4×10 -3 m 3 gázt 50 0 C-on és 0,954×10 5 Pa nyomáson?

Megoldás. A gáz térfogatának normál állapotba hozásához használja az általános képletet, amely egyesíti Boyle-Mariotte és Gay-Lussac törvényeit:

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

A gáz térfogata (n.o.) , ahol T 0 = 273 K; p 0 \u003d 1,013 × 10 5 Pa; T = 273 + 50 = 323 K;

m 3 \u003d 0,32 × 10 -3 m 3.

Amikor (n.o.) gáz 0,32×10 -3 m 3 térfogatot foglal el.

2. példa Egy gáz relatív sűrűségének kiszámítása a molekulatömegből.

Számítsa ki az etán C 2 H 6 sűrűségét hidrogénből és levegőből!

Megoldás. Avogadro törvényéből következik, hogy az egyik gáz relatív sűrűsége a másikhoz képest egyenlő a molekulatömegek arányával ( M h) ezen gázok közül, azaz D=M1/M2. Ha M 1С2Н6 = 30, M 2 H2 = 2, a levegő átlagos molekulatömege 29, akkor az etán hidrogénhez viszonyított relatív sűrűsége D H2 = 30/2 =15.

Az etán relatív sűrűsége levegőben: D levegő= 30/29 = 1,03, azaz Az etán 15-ször nehezebb a hidrogénnél és 1,03-szor nehezebb a levegőnél.

3. példa Gázelegy átlagos molekulatömegének meghatározása relatív sűrűséggel.

Számítsa ki a 80% metánból és 20% oxigénből álló gázkeverék átlagos molekulatömegét (térfogat szerint) e gázok hidrogénhez viszonyított relatív sűrűségének értékei alapján.

Megoldás. A számításokat gyakran a keverési szabály szerint végzik, amely szerint egy kétkomponensű gázelegyben a gázok térfogatának aránya fordítottan arányos a keverék sűrűsége és a keveréket alkotó gázok sűrűsége közötti különbségekkel. . Jelöljük a gázelegy relatív sűrűségét az átmenő hidrogénhez viszonyítva D H2. nagyobb lesz, mint a metán sűrűsége, de kisebb, mint az oxigén sűrűsége:

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

Ennek a gázelegynek a hidrogénsűrűsége 9,6. a gázelegy átlagos molekulatömege M H2 = 2 D H2 = 9,6 × 2 = 19,2.

4. példa A gáz moláris tömegének kiszámítása.

A 0,327 × 10 -3 m 3 gáz tömege 13 0 C-on és 1,040 × 10 5 Pa nyomáson 0,828 × 10 -3 kg. Számítsa ki a gáz moláris tömegét!

Megoldás. A Mengyelejev-Clapeyron egyenlet segítségével kiszámíthatja a gáz moláris tömegét:

ahol m a gáz tömege; M a gáz moláris tömege; R- moláris (univerzális) gázállandó, melynek értékét az elfogadott mértékegységek határozzák meg.

Ha a nyomást Pa-ban, a térfogatot m 3 -ben mérjük, akkor R\u003d 8,3144 × 10 3 J / (kmol × K).

A kémiai számításoknál a tömeg és térfogat mellett gyakran az anyag mennyiségét is alkalmazzák, amely arányos az anyagban lévő szerkezeti egységek számával. Ebben az esetben minden esetben jelezni kell, hogy mely szerkezeti egységekre (molekulákra, atomokra, ionokra stb.) gondolunk. Egy anyag mennyiségi egysége a mól.

A mól egy anyag mennyisége, amely annyi molekulát, atomot, iont, elektront vagy más szerkezeti egységet tartalmaz, ahány atom van 12 g 12C szénizotópban.

Az 1 mól anyagban található szerkezeti egységek számát (Avogadro-állandó) nagy pontossággal határozzuk meg; a gyakorlati számításokban 6,02 1024 mol -1-nek veszik.

Könnyen kimutatható, hogy egy anyag 1 mól tömege (móltömeg) grammban kifejezve számszerűen egyenlő ennek az anyagnak a relatív molekulatömegével.

Így a szabad klór C1r relatív molekulatömege (vagy röviden molekulatömege) 70,90. Ezért a klór molekulatömege 70,90 g/mol. A klóratomok moláris tömege azonban ennek fele (45,45 g/mol), mivel 1 mól Cl-klórmolekulában 2 mól klóratom van.

Avogadro törvénye szerint az azonos hőmérsékleten és nyomáson vett gázok egyenlő térfogata azonos számú molekulát tartalmaz. Más szavakkal, bármely gáz ugyanannyi molekulája ugyanazt a térfogatot foglalja el azonos körülmények között. Azonban bármely gáz 1 mólja ugyanannyi molekulát tartalmaz. Ezért azonos körülmények között 1 mól bármely gáz azonos térfogatot foglal el. Ezt a térfogatot a gáz moláris térfogatának nevezik, és normál körülmények között (0 ° C, nyomás 101, 425 kPa) 22,4 liter.

Például a „levegő szén-dioxid-tartalma 0,04 térfogatszázalék” kijelentés azt jelenti, hogy a levegő nyomásával megegyező CO 2 parciális nyomáson és azonos hőmérsékleten a levegőben lévő szén-dioxid a levegő által elfoglalt teljes térfogat 0,04%-át veszik fel.

Ellenőrző feladat

1. Hasonlítsa össze az 1 g NH 4 és 1 g N 2 molekulák számát! Melyik esetben és hányszor nagyobb a molekulák száma?

2. Adja meg egy molekula kén-dioxid tömegét grammban.

4. Hány molekulát tartalmaz 5,00 ml klór normál körülmények között?

4. Normál körülmények között mekkora térfogatot foglal el 27 10 21 gázmolekula?

5. Adja meg egy NO 2 molekula tömegét grammban

6. Mennyi az 1 mol O 2 és 1 mol Óz által elfoglalt térfogatok aránya (a feltételek azonosak)?

7. Azonos körülmények között egyenlő tömegű oxigént, hidrogént és metánt veszünk fel. Határozza meg a felvett gázok térfogatának arányát!

8. Arra a kérdésre, hogy 1 mól víz mekkora térfogatot vesz fel normál körülmények között, a válasz érkezett: 22,4 liter. Ez a helyes válasz?

9. Adja meg egy HCl-molekula tömegét grammban.

Hány molekula szén-dioxid van 1 liter levegőben, ha a CO 2 térfogata 0,04% (normál körülmények között)?

10. Hány mol van 1 m 4 gázban normál körülmények között?

11. Adja meg egy H 2 O-molekula tömegét grammban

12. Hány mol oxigén van 1 liter levegőben, ha a térfogat

14. Hány mol nitrogén van 1 liter levegőben, ha annak térfogata 78% (normál körülmények között)?

14. Azonos körülmények között egyenlő tömegű oxigént, hidrogént és nitrogént veszünk fel. Határozza meg a felvett gázok térfogatának arányát!

15. Hasonlítsa össze az 1 g NO 2 és 1 g N 2 molekulák számát! Melyik esetben és hányszor nagyobb a molekulák száma?

16. Hány molekulát tartalmaz 2,00 ml hidrogén normál körülmények között?

17. Adja meg egy H 2 O-molekula tömegét grammban

18. Normál körülmények között mekkora térfogatot foglal el 17 10 21 gázmolekula?

A KÉMIAI REAKCIÓK SEBESSÉGE

A fogalom meghatározásakor kémiai reakció sebessége különbséget kell tenni a homogén és a heterogén reakciók között. Ha a reakció homogén rendszerben, például oldatban vagy gázkeverékben megy végbe, akkor a rendszer teljes térfogatában megy végbe. A homogén reakció sebessége Az anyag mennyiségének nevezzük, amely a rendszer térfogategységében egységnyi idő alatt reakcióba lép vagy reakció eredményeként képződik. Mivel az anyag mólszámának és térfogatának aránya, amelyben eloszlik, az anyag moláris koncentrációja, a homogén reakció sebességét úgy is meghatározhatjuk, hogy bármely anyag időegység alatti koncentrációjának változása: a kiindulási reagens vagy reakciótermék. Annak biztosítására, hogy a számítás eredménye mindig pozitív legyen, függetlenül attól, hogy azt reagenssel vagy termékkel állítják elő, a képletben a „±” jelet kell használni:

A reakció jellegétől függően az idő nem csak másodpercekben fejezhető ki, ahogy azt az SI rendszer megköveteli, hanem percekben vagy órákban is. A reakció során sebességének értéke nem állandó, hanem folyamatosan változik: csökken, mivel a kiindulási anyagok koncentrációja csökken. A fenti számítás a reakciósebesség átlagos értékét adja meg egy bizonyos Δτ = τ 2 – τ 1 időintervallumban. A valós (pillanatnyi) sebesség az a határ, amelyhez a Δ arány TÓL TŐL/ Δτ Δτ → 0-nál, azaz a valódi sebesség egyenlő a koncentráció időbeli deriváltjával.

Egy olyan reakció esetében, amelynek egyenlete egységtől eltérő sztöchiometrikus együtthatókat tartalmaz, a különböző anyagokra kifejezett sebességértékek nem azonosak. Például az A + 4B \u003d D + 2E reakció esetén az A anyag fogyasztása egy mol, a B anyag három mol, az E anyag érkezése két mol. Ezért υ (A) = ⅓ υ (B) = υ (D) = ½ υ (E) vagy υ (E) . = ⅔ υ (BAN BEN) .

Ha egy reakció olyan anyagok között megy végbe, amelyek egy heterogén rendszer különböző fázisaiban vannak, akkor az csak ezeknek a fázisoknak a határfelületén mehet végbe. Például egy savoldat és egy fémdarab kölcsönhatása csak a fém felületén megy végbe. A heterogén reakció sebessége A fázisok közötti határfelület egységnyi időegysége alatt egy reakcióba lépő vagy egy reakció eredményeként képződő anyag mennyiségét nevezzük:

.

A kémiai reakció sebességének a reagensek koncentrációjától való függését a tömeghatás törvénye fejezi ki: állandó hőmérsékleten a kémiai reakció sebessége egyenesen arányos a reagensek mólkoncentrációinak szorzatával, amelyeket a reakcióegyenletben az anyagok képletében szereplő együtthatókkal egyenlő teljesítményekre emelnek.. Aztán a reakcióhoz

2A + B → termékek

az arány υ ~ · TÓL TŐL A 2 TÓL TŐL B, és az egyenlőségre való átmenethez bevezetik az arányossági együtthatót k, hívott reakciósebesség állandó:

υ = k· TÓL TŐL A 2 TÓL TŐL B = k[A] 2 [V]

(a képletekben a moláris koncentrációkat betűvel jelölhetjük TÓL TŐL a megfelelő indexszel és az anyag képletével szögletes zárójelben). A reakciósebesség-állandó fizikai jelentése a reakciósebesség az összes reagens 1 mol/l-es koncentrációja esetén. A reakciósebesség-állandó dimenziója az egyenlet jobb oldalán lévő tényezők számától függ, és -1-től lehet; s –1 (l/mol); s –1 (l 2 / mol 2) stb., vagyis olyan, hogy a számítások során a reakciósebességet minden esetben mol l –1 s –1-ben fejezzük ki.

Heterogén reakciók esetén a tömeghatás törvényének egyenlete csak azoknak az anyagoknak a koncentrációját tartalmazza, amelyek gázfázisban vagy oldatban vannak. Az anyag koncentrációja a szilárd fázisban állandó érték, és benne van a sebességi állandóban, például a szén C + O 2 = CO 2 égési folyamatánál a tömeghatás törvénye fel van írva:

υ = k I const = k·,

ahol k= k I const.

Azokban a rendszerekben, ahol egy vagy több anyag gáz, a reakciósebesség a nyomástól is függ. Például, amikor a hidrogén kölcsönhatásba lép jódgőzzel H 2 + I 2 \u003d 2HI, a kémiai reakció sebességét a következő kifejezés határozza meg:

υ = k··.

Ha a nyomást például 4-szeresére növeljük, akkor a rendszer által elfoglalt térfogat ugyanannyival csökken, és ennek következtében az egyes reagensek koncentrációja ugyanannyival nő. A reakció sebessége ebben az esetben 9-szeresére nő

A reakciósebesség hőmérsékletfüggése a van't Hoff-szabály írja le: minden 10 fokos hőmérséklet-emelkedés esetén a reakciósebesség 2-4-szeresére nő. Ez azt jelenti, hogy a hőmérséklet exponenciális növekedésével a kémiai reakció sebessége exponenciálisan növekszik. A progressziós képletben az alap az reakciósebesség hőmérsékleti együtthatóγ, amely megmutatja, hogy egy adott reakció sebessége hányszorosára növekszik (vagy ami ugyanaz, a sebességi állandó) a hőmérséklet 10 fokos növekedésével. Matematikailag a van't Hoff-szabályt a következő képletekkel fejezzük ki:

vagy

ahol és a reakciósebesség a kezdeti szakaszban t 1 és végső t 2 hőmérséklet. Van't Hoff szabálya a következőképpen is kifejezhető:

; ; ; ,

ahol és a reakció sebessége és sebességi állandója egy hőmérsékleten t; és hőmérsékleten ugyanazok az értékek t +10n; n a „tíz fokos” intervallumok száma ( n =(t 2 –t 1)/10), amellyel a hőmérséklet megváltozott (lehet egész vagy tört szám, pozitív vagy negatív).

Ellenőrző feladat

1. Határozza meg az A + B -> AB reakciósebességi állandó értékét, ha az A és B anyagok 0,05 és 0,01 mol/l koncentrációja esetén a reakciósebesség 5 10 -5 mol / (l-min). ).

2. Hányszorosára változik a 2A + B -> A2B reakciósebesség, ha az A anyag koncentrációját 2-szeresére növeljük, a B anyag koncentrációját pedig 2-szeresére csökkentjük?

4. Hányszor kell növelni egy anyag koncentrációját, B 2 a 2A 2 (g.) + B 2 (g.) \u003d 2A 2 B (g.) rendszerben, hogy amikor az A anyag koncentrációja 4-szeresére csökken, a közvetlen reakció sebessége nem változik ?

4. Valamivel a 3A + B-> 2C + D reakció megindulása után az anyagok koncentrációi a következők voltak: [A] = 0,04 mol / l; [B] = 0,01 mol/l; [C] = 0,008 mol/l. Mekkora az A és B anyagok kezdeti koncentrációja?

5. A CO + C1 2 = COC1 2 rendszerben a koncentrációt 0,04-ről 0,12 mol / l-re, a klór koncentrációját pedig 0,02-ről 0,06 mol / l-re emelték. Mennyivel nőtt az előre irányuló reakció sebessége?

6. Az A és B anyagok közötti reakciót a következő egyenlettel fejezzük ki: A + 2B → C. A kezdeti koncentrációk: [A] 0 \u003d 0,04 mol / l, [B] o \u003d 0,05 mol / l. A reakciósebesség állandója 0,4. Határozza meg a kezdeti reakciósebességet és a reakciósebességet egy idő után, amikor az A anyag koncentrációja 0,01 mol/l-rel csökken!

7. Hogyan változik a 2СО + О2 = 2СО2 reakció sebessége zárt edényben, ha a nyomást megkétszerezzük?

8. Számítsa ki, hogy a reakciósebesség hányszorosára nő, ha a rendszer hőmérsékletét 20 °C-ról 100 °C-ra emeljük, feltételezve, hogy a reakciósebesség hőmérsékleti együtthatója 4!

9. Hogyan változik a 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) reakciósebesség, ha a rendszerben 4-szeresére nő a nyomás?

10. Hogyan változik a 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) reakciósebesség, ha a rendszer térfogatát 4-szeresére csökkentjük?

11. Hogyan változik a 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) reakciósebesség, ha az NO koncentrációját 4-szeresére növeljük?

12. Mekkora a reakciósebesség hőmérsékleti együtthatója, ha a hőmérséklet 40 fokkal történő emelésével a reakciósebesség

15,6-szorosára nő?

tizennégy.. Határozza meg az A + B -> AB reakciósebességi állandó értékét, ha az A és B anyagok 0,07 és 0,09 mol/l koncentrációinál a reakciósebesség 2,7 10 -5 mol / (l-perc).

14. Az A és B anyagok közötti reakciót a következő egyenlettel fejezzük ki: A + 2B → C. A kezdeti koncentrációk: [A] 0 \u003d 0,01 mol / l, [B] o \u003d 0,04 mol/l. A reakciósebesség állandója 0,5. Határozza meg a kezdeti reakciósebességet és a reakciósebességet egy idő után, amikor az A anyag koncentrációja 0,01 mol/l-rel csökken!

15. Hogyan változik a 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) reakciósebesség, ha a rendszerben megkétszerezzük a nyomást?

16. A CO + C1 2 = COC1 2 rendszerben a koncentrációt 0,05-ről 0,1 mol / l-re, a klór koncentrációját pedig 0,04-ről 0,06 mol / l-re növelték. Mennyivel nőtt az előre irányuló reakció sebessége?

17. Számítsa ki, hogy a reakciósebesség hányszorosára nő, ha a rendszer hőmérsékletét 20 °C-ról 80 °C-ra emeljük, feltételezve, hogy a reakciósebesség hőmérsékleti együtthatója értéke 2!

18. Számítsa ki, hogy a reakciósebesség hányszorosára nő, ha a rendszer hőmérsékletét 40 ° C-ról 90 ° C-ra emeljük, feltételezve, hogy a reakciósebesség hőmérsékleti együttható értéke 4!

KÉMIAI KÖTÉS. Molekulák KIALAKULÁSA ÉS FELÉPÍTÉSE

1. Milyen típusú kémiai kötéseket ismer? Mondjon példát ionos kötés kialakulására vegyértékkötés módszerével!

2. Milyen kémiai kötést nevezünk kovalensnek? Mi jellemző a kovalens típusú kötésekre?

4. Milyen tulajdonságokat jellemez a kovalens kötés? Mutasd meg ezt konkrét példákkal!

4. Milyen típusú kémiai kötések találhatók a H 2 molekulákban; Cl 2 HC1?

5. Milyen természetűek a kötések molekulákban? NCI 4, CS 2, CO 2? Jelölje meg mindegyiknél a közös elektronpár elmozdulásának irányát!

6. Milyen kémiai kötést nevezünk ionosnak? Mi jellemző az ionos kötésre?

7. Milyen típusú kötés található a NaCl, N 2, Cl 2 molekulákban?

8. Rajzolja meg az s-pálya és a p-pálya átfedésének összes lehetséges módját. Ebben az esetben adja meg a kapcsolat irányát.

9. Magyarázza meg a kovalens kötés donor-akceptor mechanizmusát a [РН 4 ]+ foszfóniumion képződésének példáján!

10. A CO, CO 2 molekulákban a kötés poláris vagy nem poláris? Magyarázd el. Ismertesse a hidrogénkötést!

11. Miért általában nem polárisak egyes molekulák, amelyek poláris kötésekkel rendelkeznek?

12. Kovalens vagy ionos típusú kötés jellemző a következő vegyületekre: Nal, S0 2, KF? Miért az ionos kötés a kovalens kötés határesete?

14. Mi a fémes kötés? Miben különbözik a kovalens kötéstől? Milyen tulajdonságokat okoz a fémeknek?

14. Milyen természetűek az atomok közötti kötések a molekulákban? KHF 2, H 2 0, HNO ?

15. Hogyan magyarázható az atomok közötti kötés erőssége az N 2 nitrogénmolekulában és a sokkal kisebb erősség a P 4 foszformolekulában?

16 . Mi az a hidrogénkötés? Miért nem jellemző a hidrogénkötések kialakulása a H2S és HC1 molekulákra, ellentétben a H2O-val és a HF-rel?

17. Milyen kötést nevezünk ionosnak? Rendelkezik-e egy ionos kötés telítettségi és irányítottsági tulajdonságokkal? Miért ez a kovalens kötés korlátozó esete?

18. Milyen típusú kötés található a NaCl, N 2, Cl 2 molekulákban?

A vegyszerek tanulmányozásában fontos fogalmak az olyan mennyiségek, mint a moláris tömeg, az anyag sűrűsége, a moláris térfogat. Tehát mi a moláris térfogat, és miben különbözik a különböző aggregációs állapotú anyagok esetében?

Moláris térfogat: általános információk

Egy kémiai anyag moláris térfogatának kiszámításához el kell osztani ennek az anyagnak a moláris tömegét a sűrűségével. Így a moláris térfogatot a következő képlettel számítjuk ki:

ahol Vm az anyag moláris térfogata, M a moláris tömeg, p a sűrűség. A Nemzetközi SI rendszerben ezt az értéket köbméter per mol (m 3 / mol) mértékegységben mérik.

Rizs. 1. Moláris térfogat képlete.

A gáznemű anyagok moláris térfogata abban különbözik a folyékony és szilárd halmazállapotú anyagoktól, hogy egy 1 mol mennyiségű gáznemű elem mindig azonos térfogatot foglal el (ha ugyanazokat a paramétereket figyeljük meg).

A gáz térfogata a hőmérséklettől és a nyomástól függ, ezért a számítás során a gáz térfogatát normál körülmények között kell elvégezni. Normál körülményeknek a 0 fokos hőmérsékletet és a 101,325 kPa nyomást tekintjük.

1 mol gáz moláris térfogata normál körülmények között mindig azonos és 22,41 dm 3 /mol. Ezt a térfogatot az ideális gáz moláris térfogatának nevezzük. Vagyis 1 mól bármely gázban (oxigén, hidrogén, levegő) a térfogata 22,41 dm 3 / m.

A normál körülmények között mért moláris térfogat az ideális gáz állapotegyenletével származtatható, amelyet Claiperon-Mengyelejev egyenletnek neveznek:

ahol R az univerzális gázállandó, R=8,314 J/mol*K=0,0821 l*atm/mol K

Egy mol gáz térfogata V=RT/P=8,314*273,15/101,325=22,413 l/mol, ahol T és P a hőmérséklet (K) és a nyomás értéke normál körülmények között.

Rizs. 2. Moláris térfogatok táblázata.

Avogadro törvénye

1811-ben A. Avogadro azt a hipotézist terjesztette elő, hogy azonos körülmények között (hőmérséklet és nyomás) azonos térfogatú különböző gázok azonos számú molekulát tartalmaznak. Később a hipotézis beigazolódott, és a nagy olasz tudós nevét viselő törvény lett belőle.

Rizs. 3. Amedeo Avogadro.

A törvény világossá válik, ha emlékezünk arra, hogy gáznemű formában a részecskék közötti távolság összehasonlíthatatlanul nagyobb, mint maguknak a részecskéknek a mérete.

Így Avogadro törvényéből a következő következtetések vonhatók le:

• Az azonos hőmérsékleten és nyomáson vett gázok azonos térfogatai ugyanannyi molekulát tartalmaznak.
• 1 mól teljesen különböző gázok azonos körülmények között azonos térfogatot foglalnak el.
• Egy mól bármely gáz normál körülmények között 22,41 liter térfogatot foglal el.

Az Avogadro-törvény következménye és a moláris térfogat fogalma azon a tényen alapul, hogy bármely anyag egy mólja ugyanannyi részecskét tartalmaz (gázoknál - molekuláknál), ami megegyezik az Avogadro-állandóval.

Az egy liter oldatban lévő oldott anyag molszámának meghatározásához meg kell határozni az anyag moláris koncentrációját a c \u003d n / V képlettel, ahol n az oldott anyag mennyisége, kifejezve mol, V az oldat térfogata, literben kifejezve C - molaritás.

Mit tanultunk?

A 8. osztályos kémia iskolai tantervében a "Móltérfogat" témát tanulmányozzák. Egy mól gáz mindig azonos térfogatot tartalmaz, ami 22,41 köbméter/mol. Ezt a térfogatot a gáz moláris térfogatának nevezzük.

Téma kvíz

Jelentés értékelése

Átlagos értékelés: 4.2. Összes értékelés: 64.

A Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) egyik alapegysége az az anyag mennyiségi egysége a mól.

anyajegy – ez egy olyan mennyiségű anyag, amely egy adott anyagból annyi szerkezeti egységet (molekulát, atomot, iont stb.) tartalmaz, ahány szénatom van 0,012 kg (12 g) szénizotópban 12 TÓL TŐL .

Tekintettel arra, hogy a szén abszolút atomtömegének értéke m(C) \u003d 1,99 10  26 kg, kiszámolhatja a szénatomok számát N DE 0,012 kg szénben található.

Egy mól bármely anyagból ugyanannyi részecskét (szerkezeti egység) tartalmaz. Az egy mólnyi anyagban található szerkezeti egységek száma 6,02 10 23 és felhívott Avogadro száma (N DE ).

Például egy mól réz 6,02 10 23 rézatomot (Cu), egy mól hidrogén (H 2) pedig 6,02 10 23 hidrogénmolekulát tartalmaz.

moláris tömeg(M) egy 1 mol mennyiségben vett anyag tömege.

A moláris tömeget M betű jelöli, mértékegysége [g/mol]. A fizikában a [kg/kmol] dimenziót használják.

Általános esetben egy anyag moláris tömegének számértéke számszerűen egybeesik relatív molekula (relatív atom) tömegének értékével.

Például a víz relatív molekulatömege:

Mr (H 2 O) \u003d 2Ar (H) + Ar (O) \u003d 2 ∙ 1 + 16 \u003d 18 am.u.

A víz moláris tömege azonos értékű, de g/mol-ban van kifejezve:

M (H2O) = 18 g/mol.

Így egy mól víz, amely 6,02 10 23 vízmolekulát (2 6,02 10 23 hidrogénatomot és 6,02 10 23 oxigénatomot) tartalmaz, tömege 18 gramm. 1 mol víz 2 mol hidrogénatomot és 1 mol oxigénatomot tartalmaz.

1.3.4. Az anyag tömege és mennyisége közötti kapcsolat

Egy anyag tömegének és kémiai képletének, tehát moláris tömegének ismeretében meg lehet határozni az anyag mennyiségét, és fordítva, egy anyag mennyiségének ismeretében meghatározhatjuk a tömegét. Az ilyen számításokhoz a következő képleteket kell használnia:

ahol ν az anyag mennyisége, [mol]; m az anyag tömege [g] vagy [kg]; M az anyag moláris tömege [g/mol] vagy [kg/kmol].

Például, ha meg akarjuk találni a nátrium-szulfát (Na 2 SO 4) tömegét 5 mol mennyiségben, azt találjuk:

1) a Na 2 SO 4 relatív molekulatömegének értéke, amely a relatív atomtömegek kerekített értékeinek összege:

Mr (Na 2 SO 4) \u003d 2Ar (Na) + Ar (S) + 4Ar (O) \u003d 142,

2) az anyag móltömegének értéke számszerűen ezzel egyenlő:

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

3) és végül 5 mol nátrium-szulfát tömege:

m = ν M = 5 mol 142 g/mol = 710 g

Válasz: 710.

1.3.5. Egy anyag térfogata és mennyisége közötti kapcsolat

Normál körülmények között (n.o.), pl. nyomáson R , egyenlő 101325 Pa (760 Hgmm), és a hőmérséklet T, 273,15 K (0 С), egy mól különböző gázok és gőzök ugyanazt a térfogatot foglalják el, egyenlő 22,4 l.

Az 1 mól gáz vagy gőz által elfoglalt térfogatot n.o-n nevezzük moláris térfogatgáz, mérete pedig egy liter/mol.

V mol \u003d 22,4 l / mol.

A gáznemű anyag mennyiségének ismeretében (ν ) És moláris térfogatérték (V mol) normál körülmények között kiszámíthatja térfogatát (V):

V = ν V mol,

ahol ν az anyag mennyisége [mol]; V a gáznemű anyag térfogata [l]; V mol \u003d 22,4 l / mol.

Ezzel szemben a hangerő ismeretében ( V) egy gáz halmazállapotú anyag normál körülmények között, kiszámíthatja mennyiségét (ν) :