Din prevederile conform cărora un mol din orice substanță include un număr de particule din această substanță egal cu numărul lui Avogadro și că un număr egal de particule de gaze diferite în aceleași condiții fizice sunt conținute în volume egale ale acestor gaze, urmează:

cantități egale de orice substanțe gazoase în aceleași condiții fizice ocupă volume egale

De exemplu, volumul unui mol de orice gaz are (at p, T = const) aceeași valoare. În consecință, ecuația unei reacții care are loc cu participarea gazelor specifică nu numai raportul dintre cantitățile și masele lor, ci și volumele.

volumul molar al unui gaz (V M) este volumul unui gaz care conține 1 mol de particule din acest gaz
V M = V / n

Unitatea de măsură a volumului molar de gaz în SI este un metru cub pe mol (m 3 / mol), dar mai des folosesc unități submultiple - un litru (decimetru cub) pe mol (l / mol, dm 3 / mol) și mlilitru (centimetru cub) pe mol ( cm 3 / mol).
În conformitate cu definiția volumului molar al oricărui gaz, raportul dintre volumul său V la cantitate n va fi la fel cu condiția să fie un gaz ideal.

În condiții normale (n.o.) - 101,3 kPa, 0 ° C - volumul molar al unui gaz ideal este

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

În calculele chimice, se folosește o valoare rotunjită de 22,4 l/mol, deoarece valoarea exactă se referă la un gaz ideal, iar majoritatea gazelor reale diferă în proprietăți de acesta. Gazele reale cu o temperatură de condensare de echilibru foarte scăzută (H 2, O 2, N 2) în condiții normale au un volum aproape egal cu 22,4 l/mol, iar gazele care se condensează la temperaturi ridicate au un volum molar puțin mai mic la n. la . : pentru CO2 - 22,26 l/mol, pentru NH3 - 22,08 l/mol.

Cunoscând volumul unui anumit gaz în condiții date, se poate determina cantitatea de substanțe din acest volum și invers, prin cantitatea de substanță dintr-o anumită porțiune de gaz, se poate găsi volumul acestei porțiuni:

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

Volumul molar de gaz la n.o. - constantă fizică fundamentală, care este utilizată pe scară largă în calculele chimice. Vă permite să utilizați volumul unui gaz în locul masei sale, ceea ce este foarte util în chimia analitică (analizoare de gaze bazate pe volum) deoarece este mai ușor să măsurați volumul unui gaz decât masa acestuia.

Valoarea volumului molar de gaz la n.o. este coeficientul de proporționalitate dintre constantele Avogadro și Loschmidt:

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)

Folosind valorile volumului molar și ale masei molare ale unui gaz, densitatea unui gaz poate fi determinată:

ρ = M / V M

În calculele bazate pe legea echivalenților pentru substanțele gazoase (reactivi, produse), în loc de o masă echivalentă, este mai convenabil să se utilizeze un volum echivalent, care este raportul dintre volumul unei porțiuni dintr-un gaz dat și echivalentul. cantitatea de substanță din această porțiune:

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

Unitatea de volum echivalent este aceeași cu unitatea de volum molar. Valoarea volumului echivalent al unui gaz este o constantă a unui gaz dat numai într-o anumită reacție, deoarece depinde de factorul de echivalență f eq.

Volumul molar al gazului

Volumul molar al unui gaz

Volumul de gaz în condiții normale

Subiectul 1

LECȚIA 7

Subiect. Volumul molar al gazelor. Calculul volumului de gaz în condiții normale

Obiectivele lecției: familiarizarea elevilor cu conceptul de „volum molar”; dezvăluie caracteristicile utilizării conceptului de „volum molar” pentru substanțele gazoase; să-i învețe pe elevi să folosească cunoștințele dobândite pentru a calcula volumele de gaze în condiții normale.

Tip de lecție: combinată.

Forme de lucru: povestea profesorului, practică dirijată.

Echipament: Tabelul periodic al elementelor chimice al lui D. I. Mendeleev, carduri cu sarcini, un cub cu un volum de 22,4 litri (cu o latură de 28,2 cm).

II. Verificarea temelor, actualizarea cunoștințelor de bază

Elevii își trimit temele pentru revizuire.

1) Ce este „cantitatea de substanță”?

2) O unitate de măsură pentru cantitatea unei substanțe.

3) Câte particule sunt conținute într-un mol de substanță?

4) Care este relația dintre cantitatea unei substanțe și starea de agregare în care se află această substanță?

5) Câte molecule de apă sunt conținute într-un mol de gheață?

6) Și în 1 mol de apă lichidă?

7) În 1 mol de vapori de apă?

8) Ce masă vor avea:

III. Învățarea de materiale noi

Crearea și rezolvarea unei situații problema O problemă problematică. Ce volum va lua:

Nu putem răspunde imediat la aceste întrebări, deoarece volumul unei substanțe depinde de densitatea substanței. Și conform formulei V = m / ρ, volumul va fi diferit. 1 mol de abur ocupă un volum mai mare decât 1 mol de apă sau gheață.

Deoarece în substanțele lichide și gazoase, distanța dintre moleculele de apă este diferită.

Mulți oameni de știință au studiat substanțele gazoase. O contribuție semnificativă la studiul acestei probleme a fost adusă de chimistul francez Joseph Louis Gay-Lussac și de fizicianul englez Robert Boyle, care au formulat o serie de legi fizice care descriu starea gazelor.

Despre aceste modele, știi?

Toate gazele sunt comprimate în mod egal, au același coeficient de dilatare termică. Volumele de gaze nu depind de mărimea moleculelor individuale, ci de distanța dintre molecule. Distanțele dintre molecule depind de viteza de mișcare a acestora, de energie și, în consecință, de temperatură.

Pe baza acestor legi și a cercetărilor sale, omul de știință italian Amedeo Avogadro a formulat legea:

Volume egale de gaze diferite conțin același număr de molecule.

În condiții normale, substanțele gazoase au o structură moleculară. Moleculele de gaz sunt foarte mici în comparație cu distanța dintre ele. Prin urmare, volumul unui gaz este determinat nu de dimensiunea particulelor (molecule), ci de distanța dintre ele, care este aproximativ aceeași pentru orice gaz.

A. Avogadro a concluzionat că dacă luăm 1 mol, adică 6,02 1023 molecule din orice gaz, acestea vor ocupa același volum. Dar, în același timp, acest volum este măsurat în aceleași condiții, adică la aceeași temperatură și presiune.

Condițiile în care se efectuează astfel de calcule se numesc condiții normale.

Condiții normale (n.v.):

Т= 273 К sau t=0 °С

P = 101,3 kPa sau P = 1 atm. = 760 mmHg Artă.

Volumul a 1 mol dintr-o substanță se numește volum molar (Vm). Pentru gaze în condiții normale, este de 22,4 l/mol.

Volumul cubului demonstrat de 22,4 litri.

Un astfel de cub conține 6,02-1023 molecule de orice gaz, de exemplu, oxigen, hidrogen, amoniac (NH3), metan (CH4).

In ce conditii?

La o temperatură de 0 ° C și o presiune de 760 mm Hg. Artă.

Din legea lui Avogadro rezultă că

unde Vm \u003d 22,4 l / mol de orice gaz la n. în.

Deci, cunoscând volumul de gaz, puteți calcula cantitatea de substanță și invers.

IV. Formarea deprinderilor și abilităților

Exersează cu exemple

Calculați cât volum va fi ocupat de 3 moli de oxigen la n. în.

Calculați numărul de molecule de oxid de carbon(IV) într-un volum de 44,8 litri (n.w.).

2) Calculați numărul de molecule de C O 2 folosind formulele:

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

Răspuns: 12,04 1023 molecule.

Calculați volumul de azot ocupat de o masă de 112 g (N.V.).

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

V. Tema pentru acasă

Lucrați paragraful relevant al manualului, răspundeți la întrebări.

Sarcină creativă (exersare acasă). Rezolvați independent problemele 2, 4, 6 de pe hartă.

Fișă de sarcini pentru lecția 7

Calculați cât volum vor lua 7 moli de azot N 2 (conform N.V.).

Calculați numărul de molecule de hidrogen cu un volum de 112 litri.

(Răspuns: 30,1 1023 molecule)

Calculați câtă hidrogen sulfurat ocupă o masă de 340 g.

Volumul de gaz în condiții normale

Volumul molar al gazelor. Calculul volumului de gaz in conditii normale - CANTITATE DE SUBSTANTA. CALCULE DE FORMULĂ CHIMICĂ - TOATE LECȚIILE DE CHIMIE - Clasa a 8-a - Note de lecție - Lecții de chimie - Plan de lecție - Rezumatul lecției - Planuri de lecție - Desfășurarea lecției de chimie - CHIMIE - Curriculum școlar de nivel standard și academic - Toate lecțiile de chimie pentru școlile de clasa a VIII-a și 12 ani

legile gazelor. legea lui Avogadro. Volumul molar al gazului

Omul de știință francez J.L. Gay-Lussac a făcut legea relații în vrac:

De exemplu, 1 l clor se conectează cu 1 l de hidrogen , formând 2 litri de acid clorhidric ; 2 litri de oxid de sulf (IV) conectat cu 1 litru de oxigen, formând 1 litru de oxid de sulf (VI).

Această lege i-a permis omului de știință italian A. Avogadro presupunem că moleculele de gaze simple ( hidrogen, oxigen, azot, clor etc. ) constau din doi atomi identici . Când hidrogenul se combină cu clorul, moleculele acestora se descompun în atomi, iar aceștia din urmă formează molecule de clorură de hidrogen. Dar din moment ce două molecule de acid clorhidric se formează dintr-o moleculă de hidrogen și o moleculă de clor, volumul acesteia din urmă trebuie să fie egal cu suma volumelor gazelor inițiale.
Astfel, rapoartele de volum sunt ușor de explicat dacă pornim de la conceptul de natură diatomică a moleculelor de gaze simple ( H2, Cl2, O2, N2 etc. )- Aceasta, la rândul său, servește drept dovadă a naturii diatomice a moleculelor acestor substanțe.
Studiul proprietăților gazelor i-a permis lui A. Avogadro să exprime o ipoteză, care a fost confirmată ulterior de date experimentale și, prin urmare, a devenit cunoscută drept legea lui Avogadro:

Din legea lui Avogadro rezultă un important consecinţă: în aceleași condiții, 1 mol de orice gaz ocupă același volum.

Acest volum poate fi calculat dacă masa este cunoscută 1 l gaz. În condiții normale, (n.o.), adică temperatura 273K (O°C) si presiune 101 325 Pa (760 mmHg) , masa a 1 litru de hidrogen este de 0,09 g, masa sa molară este de 1,008 2 = 2,016 g / mol. Apoi volumul ocupat de 1 mol de hidrogen în condiții normale este egal cu 22,4 l

În aceleași condiții, masa 1l oxigen 1,492 g ; molar 32 g/mol . Atunci volumul de oxigen la (n.s.) este, de asemenea, egal cu 22,4 mol.

Volumul molar al unui gaz este raportul dintre volumul unei substanțe și cantitatea din acea substanță:

Unde V m - volumul molar de gaz (dimensiunea l/mol ); V este volumul substanței sistemului; n este cantitatea de materie din sistem. Exemplu de înregistrare: V m gaz (bine.) \u003d 22,4 l / mol.

Pe baza legii lui Avogadro se determină masele molare ale substanțelor gazoase. Cu cât masa moleculelor de gaz este mai mare, cu atât este mai mare masa aceluiași volum de gaz. Volume egale de gaze în aceleași condiții conțin același număr de molecule și, prin urmare, molii de gaze. Raportul dintre masele de volume egale de gaze este egal cu raportul dintre masele lor molare:

Unde m 1 - masa unui anumit volum a primului gaz; m 2 - masa de același volum a celui de-al doilea gaz; M 1 Și M 2 - mase molare ale primului și celui de-al doilea gaz.

De obicei, densitatea unui gaz este determinată în raport cu cel mai ușor gaz - hidrogenul (notat D H2 ). Masa molară a hidrogenului este 2 g/mol . Prin urmare, primim.

Greutatea moleculară a unei substanțe în stare gazoasă este egală cu dublul densității sale de hidrogen.

Densitatea unui gaz este adesea determinată în raport cu aerul. (D B ) . Deși aerul este un amestec de gaze, ei încă vorbesc despre masa sa molară medie. Este egal cu 29 g/mol. În acest caz, masa molară este dată de M = 29D B .

Determinarea greutăților moleculare a arătat că moleculele gazelor simple constau din doi atomi (H2, F2, Cl2, O2 N2) , iar moleculele de gaze inerte - dintr-un atom (El, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). Pentru gazele nobile, „moleculă” și „atom” sunt echivalente.

Legea lui Boyle - Mariotte: la temperatură constantă, volumul unei cantități date de gaz este invers proporțional cu presiunea sub care se află.De aici pV = const ,
Unde R - presiune, V - volumul de gaz.

Legea lui Gay-Lussac: la presiune constantă și modificarea volumului gazului este direct proporțională cu temperatura, adică
V/T = const
Unde T - temperatura pe o scară LA (kelvin)

Legea combinată a gazelor lui Boyle - Mariotte și Gay-Lussac:
pV/T = const.
Această formulă este de obicei folosită pentru a calcula volumul unui gaz în condiții date, dacă volumul acestuia este cunoscut în alte condiții. Dacă se face o tranziție de la condiții normale (sau la condiții normale), atunci această formulă se scrie după cum urmează:
pV/T = p V /T ,
Unde R ,V ,T -presiunea, volumul gazului și temperatura în condiții normale ( R = 101 325 Pa , T = 273 K V \u003d 22,4 l / mol) .

Dacă masa și cantitatea de gaz sunt cunoscute, dar este necesar să se calculeze volumul acestuia, sau invers, se utilizează Ecuația Mendeleev-Claiperon:

Unde n - cantitatea de substanță gazoasă, mol; m - masa, g; M este masa molară a gazului, g/yol ; R este constanta universală a gazului. R \u003d 8,31 J / (mol * K)

Legile gazelor

legile gazelor. legea lui Avogadro. Volumul molar de gaz Omul de știință francez J.L. Gay-Lussac a stabilit legea relațiilor volumetrice: De exemplu, 1 litru de clor se combină cu 1 litru de hidrogen pentru a forma 2

Unde m este masa, M este masa molară, V este volumul.

4. Legea lui Avogadro.Înființată de fizicianul italian Avogadro în 1811. Aceleași volume ale oricăror gaze, luate la aceeași temperatură și aceeași presiune, conțin același număr de molecule.

Astfel, conceptul de cantitate de substanță poate fi formulat: 1 mol dintr-o substanță conține un număr de particule egal cu 6,02 * 10 23 (numit constanta Avogadro)

Consecința acestei legi este că 1 mol de orice gaz ocupă în condiții normale (P 0 \u003d 101,3 kPa și T 0 \u003d 298 K) un volum egal cu 22,4 litri.

5. Legea Boyle-Mariotte

La temperatură constantă, volumul unei cantități date de gaz este invers proporțional cu presiunea sub care se află:

6. Legea lui Gay-Lussac

La presiune constantă, modificarea volumului unui gaz este direct proporțională cu temperatura:

V/T = const.

7. Relația dintre volumul gazului, presiune și temperatură poate fi exprimată legea combinată a lui Boyle-Mariotte și Gay-Lussac, care este folosit pentru a aduce volumele de gaz de la o stare la alta:

P 0 , V 0 ,T 0 - presiunea volumetrica si temperatura in conditii normale: P 0 =760 mm Hg. Artă. sau 101,3 kPa; T 0 \u003d 273 K (0 0 C)

8. Evaluarea independentă a valorii moleculare mase M se poate face folosind așa-numitul ecuații de stare pentru un gaz ideal sau ecuațiile Clapeyron-Mendeleev :

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

Unde R - presiunea gazului într-un sistem închis, V- volumul sistemului, T - masa de gaz T - temperatura absoluta, R- constanta universală a gazului.

Rețineți că valoarea constantei R se poate obține prin înlocuirea valorilor care caracterizează un mol de gaz la N.C. în ecuația (1.1):

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

Exemple de rezolvare a problemelor

Exemplul 1 Aducerea volumului de gaz la condiții normale.

Ce volum (n.o.) va ocupa 0,4×10 -3 m 3 de gaz la 50 0 C şi o presiune de 0,954×10 5 Pa?

Soluţie. Pentru a aduce volumul de gaz la condiții normale, utilizați formula generală care combină legile lui Boyle-Mariotte și Gay-Lussac:

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

Volumul gazului (n.o.) este , unde 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.

Când (n.o.) gazul ocupă un volum egal cu 0,32×10 -3 m 3 .

Exemplul 2 Calculul densității relative a unui gaz din greutatea sa moleculară.

Calculați densitatea etanului C 2 H 6 din hidrogen și aer.

Soluţie. Din legea lui Avogadro rezultă că densitatea relativă a unui gaz față de altul este egală cu raportul maselor moleculare ( M h) din aceste gaze, i.e. D=M1/M2. Dacă M 1С2Н6 = 30, M 2 H2 = 2, greutatea moleculară medie a aerului este 29, apoi densitatea relativă a etanului în raport cu hidrogenul este D H2 = 30/2 =15.

Densitatea relativă a etanului în aer: D aer= 30/29 = 1,03, adică etanul este de 15 ori mai greu decât hidrogenul și de 1,03 ori mai greu decât aerul.

Exemplul 3 Determinarea masei moleculare medii a unui amestec de gaze prin densitatea relativa.

Calculați greutatea moleculară medie a unui amestec de gaze format din 80% metan și 20% oxigen (în volum) folosind valorile densității relative a acestor gaze în raport cu hidrogenul.

Soluţie. Adesea calculele se fac conform regulii de amestecare, care este că raportul dintre volumele de gaze dintr-un amestec de gaze cu două componente este invers proporțional cu diferențele dintre densitatea amestecului și densitățile gazelor care formează acest amestec. . Să notăm densitatea relativă a amestecului de gaze în raport cu hidrogenul prin D H2. va fi mai mare decât densitatea metanului, dar mai mică decât densitatea oxigenului:

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

Densitatea hidrogenului acestui amestec de gaze este de 9,6. greutatea moleculară medie a amestecului de gaze M H2 = 2 D H2 = 9,6×2 = 19,2.

Exemplul 4 Calculul masei molare a unui gaz.

Masa de 0,327 × 10 -3 m 3 de gaz la 13 0 C și o presiune de 1,040 × 10 5 Pa este de 0,828 × 10 -3 kg. Calculați masa molară a gazului.

Soluţie. Puteți calcula masa molară a unui gaz folosind ecuația Mendeleev-Clapeyron:

Unde m este masa gazului; M este masa molară a gazului; R- constantă de gaz molară (universală), a cărei valoare este determinată de unitățile de măsură acceptate.

Dacă presiunea este măsurată în Pa, iar volumul în m 3, atunci R\u003d 8,3144 × 10 3 J / (kmol × K).

Împreună cu masa și volumul în calculele chimice, este adesea utilizată cantitatea unei substanțe, care este proporțională cu numărul de unități structurale conținute în substanță. In acest caz, in fiecare caz, trebuie indicat ce unitati structurale (molecule, atomi, ioni etc.) se refera. Unitatea de măsură a unei substanțe este molul.

Un mol este cantitatea dintr-o substanță care conține tot atâtea molecule, atomi, ioni, electroni sau alte unități structurale câte atomi există în 12 g izotop de carbon 12C.

Numărul de unități structurale conținute în 1 mol de substanță (constanta lui Avogadro) este determinat cu mare precizie; în calculele practice, se ia egal cu 6,02 1024 mol -1.

Este ușor de demonstrat că masa unui mol de substanță (masă molară), exprimată în grame, este numeric egală cu greutatea moleculară relativă a acestei substanțe.

Astfel, greutatea moleculară relativă (sau greutatea moleculară pe scurt) a clorului liber C1r este 70,90. Prin urmare, masa molară a clorului molecular este de 70,90 g/mol. Cu toate acestea, masa molară a atomilor de clor este jumătate față de (45,45 g/mol), deoarece 1 mol de molecule de clor Cl conține 2 moli de atomi de clor.

Conform legii lui Avogadro, volume egale de orice gaz luate la aceeași temperatură și aceeași presiune conțin același număr de molecule. Cu alte cuvinte, același număr de molecule de orice gaz ocupă același volum în aceleași condiții. Cu toate acestea, 1 mol din orice gaz conține același număr de molecule. Prin urmare, în aceleași condiții, 1 mol de orice gaz ocupă același volum. Acest volum se numește volumul molar de gaz și în condiții normale (0 ° C, presiune 101, 425 kPa) este de 22,4 litri.

De exemplu, afirmația „conținutul de dioxid de carbon din aer este de 0,04% (vol.)” înseamnă că la o presiune parțială de CO 2 egală cu presiunea aerului și la aceeași temperatură, dioxidul de carbon conținut în aer va ocupă 0,04% din volumul total ocupat de aer.

Sarcina de control

1. Comparați numărul de molecule conținute în 1 g de NH 4 și 1 g de N 2. În ce caz și de câte ori numărul de molecule este mai mare?

2. Exprimați în grame masa unei molecule de dioxid de sulf.

4. Câte molecule sunt conținute în 5,00 ml de clor în condiții normale?

4. Ce volum în condiţii normale este ocupat de 27 10 21 molecule de gaz?

5. Exprimați în grame masa unei molecule de NO 2 -

6. Care este raportul dintre volumele ocupate de 1 mol de O 2 și 1 mol de Oz (condițiile sunt aceleași)?

7. Se iau mase egale de oxigen, hidrogen si metan in aceleasi conditii. Aflați raportul dintre volumele de gaze luate.

8. La întrebarea cât volum va lua 1 mol de apă în condiții normale, s-a primit răspunsul: 22,4 litri. Este acesta răspunsul corect?

9. Exprimă în grame masa unei molecule de HCl.

Câte molecule de dioxid de carbon sunt într-un litru de aer dacă volumul de CO 2 este de 0,04% (condiții normale)?

10. Câți moli sunt conținute în 1 m 4 de orice gaz în condiții normale?

11. Exprimați în grame masa unei molecule de H 2 O-

12. Câți moli de oxigen sunt în 1 litru de aer, dacă volumul

14. Câți moli de azot sunt într-un litru de aer dacă volumul său este de 78% (condiții normale)?

14. Se iau mase egale de oxigen, hidrogen si azot in aceleasi conditii. Aflați raportul dintre volumele de gaze luate.

15. Comparați numărul de molecule conținute în 1 g de NO 2 și 1 g de N 2. În ce caz și de câte ori numărul de molecule este mai mare?

16. Câte molecule sunt conținute în 2,00 ml de hidrogen în condiții normale?

17. Exprimați în grame masa unei molecule de H 2 O-

18. Ce volum în condiții normale este ocupat de 17 10 21 molecule de gaz?

RATEA REACȚILOR CHIMICE

La definirea conceptului viteza de reactie chimica este necesar să se facă distincția între reacțiile omogene și eterogene. Dacă reacția se desfășoară într-un sistem omogen, de exemplu, într-o soluție sau într-un amestec de gaze, atunci are loc în întregul volum al sistemului. Viteza unei reacții omogene numită cantitatea de substanță care intră într-o reacție sau se formează ca urmare a unei reacții pe unitatea de timp într-o unitate de volum a sistemului. Deoarece raportul dintre numărul de moli ai unei substanțe și volumul în care este distribuită este concentrația molară a substanței, viteza unei reacții omogene poate fi definită și ca modificarea concentrației pe unitatea de timp a oricăreia dintre substanțe: reactivul inițial sau produsul de reacție. Pentru a vă asigura că rezultatul calculului este întotdeauna pozitiv, indiferent dacă este produs de un reactiv sau de un produs, semnul „±” este utilizat în formula:

În funcție de natura reacției, timpul poate fi exprimat nu numai în secunde, așa cum este cerut de sistemul SI, ci și în minute sau ore. În timpul reacției, valoarea vitezei sale nu este constantă, ci se modifică continuu: scade, deoarece concentrațiile substanțelor inițiale scad. Calculul de mai sus dă valoarea medie a vitezei de reacție pe un anumit interval de timp Δτ = τ 2 – τ 1 . Viteza adevărată (instantanee) este definită ca limita la care raportul Δ DIN/ Δτ la Δτ → 0, adică viteza adevărată este egală cu derivata în timp a concentrației.

Pentru o reacție a cărei ecuație conține coeficienți stoichiometrici care diferă de unitate, valorile vitezei exprimate pentru diferite substanțe nu sunt aceleași. De exemplu, pentru reacția A + 4B \u003d D + 2E, consumul de substanță A este de un mol, substanța B este de trei moli, sosirea substanței E este de doi moli. De aceea υ (A) = ⅓ υ (B) = υ (D)=½ υ (E) sau υ (E). = ⅔ υ (IN) .

Dacă o reacție are loc între substanțe care se află în diferite faze ale unui sistem eterogen, atunci ea poate avea loc numai la interfața dintre aceste faze. De exemplu, interacțiunea dintre o soluție acidă și o bucată de metal are loc numai pe suprafața metalului. Viteza unei reacții eterogene numită cantitatea de substanță care intră într-o reacție sau care se formează ca rezultat al unei reacții pe unitatea de timp pe unitatea de interfață dintre faze:

.

Dependența vitezei unei reacții chimice de concentrația reactanților este exprimată prin legea acțiunii masei: la o temperatură constantă, viteza unei reacții chimice este direct proporțională cu produsul concentrațiilor molare ale reactanților ridicate la puteri egale cu coeficienții din formulele acestor substanțe din ecuația reacției.. Apoi pentru reacție

2A + B → produse

raportul υ ~ · DIN A 2 DIN B, iar pentru trecerea la egalitate se introduce coeficientul de proporționalitate k, numit constanta vitezei de reacție:

υ = k· DIN A 2 DIN B = k[A] 2 [V]

(concentrațiile molare în formule pot fi notate cu litera DIN cu indicele corespunzător și formula substanței cuprinsă între paranteze drepte). Sensul fizic al constantei vitezei de reacție este viteza de reacție la concentrații ale tuturor reactanților egale cu 1 mol/l. Dimensiunea constantei vitezei de reacție depinde de numărul de factori din partea dreaptă a ecuației și poate fi de la -1; s –1 (l/mol); s –1 (l 2 / mol 2), etc., adică astfel încât, în orice caz, în calcule, viteza de reacție să fie exprimată în mol l –1 s –1.

Pentru reacțiile eterogene, ecuația legii acțiunii masei include concentrațiile numai acelor substanțe care se află în fază gazoasă sau în soluție. Concentrația unei substanțe în faza solidă este o valoare constantă și este inclusă în constanta de viteză, de exemplu, pentru procesul de ardere a cărbunelui C + O 2 = CO 2, legea acțiunii masei se scrie:

υ = k eu const = k·,

Unde k= k eu const.

În sistemele în care una sau mai multe substanțe sunt gaze, viteza de reacție depinde și de presiune. De exemplu, atunci când hidrogenul interacționează cu vaporii de iod H 2 + I 2 \u003d 2HI, viteza unei reacții chimice va fi determinată de expresia:

υ = k··.

Dacă presiunea este crescută, de exemplu, cu un factor de 4, atunci volumul ocupat de sistem va scădea cu aceeași cantitate și, în consecință, concentrația fiecăruia dintre reactanți va crește cu aceeași cantitate. Viteza de reacție în acest caz va crește de 9 ori

Dependența de temperatură a vitezei de reacție este descris de regula van't Hoff: pentru fiecare creștere de 10 grade a temperaturii, viteza de reacție crește de 2-4 ori. Aceasta înseamnă că, pe măsură ce temperatura crește exponențial, viteza unei reacții chimice crește exponențial. Baza în formula de progresie este coeficientul de temperatură al vitezei de reacțieγ, arătând de câte ori crește viteza unei reacții date (sau, ceea ce este același, constanta vitezei) cu o creștere a temperaturii cu 10 grade. Matematic, regula van't Hoff este exprimată prin formulele:

sau

unde și sunt ratele de reacție, respectiv, la inițială t 1 si finala t 2 temperaturi. Regula lui Van't Hoff mai poate fi exprimată astfel:

; ; ; ,

unde și sunt, respectiv, viteza și constanta de viteză a reacției la o temperatură t; și sunt aceleași valori la temperatură t +10n; n este numărul de intervale de „zece grade” ( n =(t 2 –t 1)/10) prin care temperatura s-a modificat (poate fi un număr întreg sau fracționar, pozitiv sau negativ).

Sarcina de control

1. Aflați valoarea constantei vitezei de reacție A + B -> AB, dacă la concentrații de substanțe A și B egale cu 0,05 și respectiv 0,01 mol / l, viteza de reacție este de 5 10 -5 mol / (l-min). ).

2. De câte ori se va schimba viteza de reacție 2A + B -> A2B dacă concentrația substanței A crește de 2 ori, iar concentrația substanței B se reduce de 2 ori?

4. De câte ori trebuie crescută concentrația unei substanțe, B 2 în sistemul 2A 2 (g.) + B 2 (g.) \u003d 2A 2 B (g.), astfel încât atunci când concentrația substanței A scade de 4 ori, viteza reacției directe nu se modifică?

4. La ceva timp după începerea reacției 3A + B-> 2C + D, concentrațiile de substanțe au fost: [A] = 0,04 mol/l; [B] = 0,01 mol/l; [C] \u003d 0,008 mol / l. Care sunt concentrațiile inițiale ale substanțelor A și B?

5. În sistemul CO + C1 2 = COC1 2, concentrația a fost crescută de la 0,04 la 0,12 mol / l, iar concentrația de clor - de la 0,02 la 0,06 mol / l. Cu cât a crescut rata reacției directe?

6. Reacția dintre substanțele A și B este exprimată prin ecuația: A + 2B → C. Concentrațiile inițiale sunt: ​​[A] 0 \u003d 0,04 mol / l, [B] o \u003d 0,05 mol / l. Constanta vitezei de reacție este 0,4. Aflați viteza de reacție inițială și viteza de reacție după un timp, când concentrația substanței A scade cu 0,01 mol/l.

7. Cum se va schimba viteza reacției 2СО + О2 = 2СО2, care se desfășoară într-un vas închis, dacă presiunea se dublează?

8. Calculați de câte ori va crește viteza de reacție dacă temperatura sistemului este crescută de la 20 °C la 100 °C, presupunând că coeficientul de temperatură al vitezei de reacție este 4.

9. Cum se va schimba viteza de reacție 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) dacă presiunea din sistem crește de 4 ori;

10. Cum se va schimba viteza de reacție 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) dacă volumul sistemului este redus de 4 ori?

11. Cum se va schimba viteza de reacție 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) dacă concentrația de NO crește de 4 ori?

12. Care este coeficientul de temperatură al vitezei de reacție dacă, cu o creștere a temperaturii cu 40 de grade, viteza de reacție

crește de 15,6 ori?

paisprezece.. Aflați valoarea constantei vitezei de reacție A + B -> AB, dacă la concentrații de substanțe A și B egale cu 0,07 și respectiv 0,09 mol / l, viteza de reacție este de 2,7 10 -5 mol / (l-min).

14. Reacția dintre substanțele A și B este exprimată prin ecuația: A + 2B → C. Concentrațiile inițiale sunt: ​​[A] 0 \u003d 0,01 mol / l, [B] o \u003d 0,04 mol / l. Constanta vitezei de reacție este 0,5. Aflați viteza de reacție inițială și viteza de reacție după un timp, când concentrația substanței A scade cu 0,01 mol/l.

15. Cum se va schimba viteza de reacție 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) dacă presiunea din sistem se dublează;

16. În sistemul CO + C1 2 = COC1 2, concentrația a fost crescută de la 0,05 la 0,1 mol / l, iar concentrația de clor - de la 0,04 la 0,06 mol / l. Cu cât a crescut rata reacției directe?

17. Calculați de câte ori va crește viteza de reacție dacă temperatura sistemului crește de la 20 ° C la 80 ° C, presupunând că valoarea coeficientului de temperatură al vitezei de reacție este 2.

18. Calculați de câte ori va crește viteza de reacție dacă temperatura sistemului crește de la 40 ° C la 90 ° C, presupunând că valoarea coeficientului de temperatură al vitezei de reacție este 4.

LEGĂTURĂ CHIMICĂ. FORMAREA SI STRUCTURA MOLECULELOR

1. Ce tipuri de legături chimice cunoașteți? Dați un exemplu de formare a unei legături ionice prin metoda legăturilor de valență.

2. Ce legătură chimică se numește covalentă? Care este caracteristica unei legături de tip covalent?

4. Ce proprietăți sunt caracterizate de o legătură covalentă? Arată acest lucru cu exemple concrete.

4. Ce tip de legătură chimică în moleculele de H 2; CI2HCI?

5. Care este natura legăturilor din molecule NCI 4, CS2, CO2? Indicați pentru fiecare dintre ele direcția de deplasare a perechii de electroni comuni.

6. Ce legătură chimică se numește ionică? Care este caracteristica unei legături ionice?

7. Ce tip de legătură există în moleculele de NaCl, N 2, Cl 2?

8. Desenați toate modalitățile posibile de suprapunere a orbitalului s cu orbitalul p;. Specificați direcția conexiunii în acest caz.

9. Explicați mecanismul donor-acceptor al unei legături covalente folosind exemplul formării ionului fosfoniu [РН 4 ]+.

10. În moleculele de CO, CO 2, legătura este polară sau nepolară? Explica. Descrie o legătură de hidrogen.

11. De ce unele molecule care au legături polare sunt în general nepolare?

12. Tipul covalent sau ionic de legătură este tipic pentru următorii compuși: Nal, S0 2 , KF? De ce este o legătură ionică cazul limită al unei legături covalente?

14. Ce este o legătură metalică? Cum este diferit de o legătură covalentă? Ce proprietăți ale metalelor provoacă?

14. Care este natura legăturilor dintre atomi din molecule; KHF2, H20, HNO ?

15. Cum se explică rezistența mare a legăturii dintre atomi din molecula de azot N 2 și rezistența mult mai mică a moleculei de fosfor P 4?

16 . Ce este o legătură de hidrogen? De ce formarea legăturilor de hidrogen nu este tipică pentru moleculele H2S și HC1, spre deosebire de H2O și HF?

17. Ce legătură se numește ionică? Are o legătură ionică proprietăți de saturație și direcționalitate? De ce este cazul limitativ al unei legături covalente?

18. Ce tip de legătură există în moleculele de NaCl, N 2, Cl 2?

În studiul substanțelor chimice, concepte importante sunt cantități precum masa molară, densitatea substanței, volumul molar. Deci, care este volumul molar și cum este diferit pentru substanțele în diferite stări de agregare?

Volumul molar: informații generale

Pentru a calcula volumul molar al unei substanțe chimice, este necesar să se împartă masa molară a acestei substanțe la densitatea ei. Astfel, volumul molar se calculează cu formula:

unde Vm este volumul molar al substanței, M este masa molară, p este densitatea. În sistemul SI internațional, această valoare este măsurată în metri cubi pe mol (m 3 / mol).

Orez. 1. Formula volumului molar.

Volumul molar al substanțelor gazoase diferă de substanțele în stare lichidă și solidă prin aceea că un element gazos cu o cantitate de 1 mol ocupă întotdeauna același volum (dacă se respectă aceiași parametri).

Volumul de gaz depinde de temperatură și presiune, așa că calculul ar trebui să ia volumul de gaz în condiții normale. Condițiile normale sunt considerate a fi o temperatură de 0 grade și o presiune de 101,325 kPa.

Volumul molar al 1 mol de gaz în condiții normale este întotdeauna același și egal cu 22,41 dm 3 /mol. Acest volum se numește volumul molar al unui gaz ideal. Adică, în 1 mol de orice gaz (oxigen, hidrogen, aer), volumul este de 22,41 dm 3 / m.

Volumul molar în condiții normale poate fi derivat folosind ecuația de stare pentru un gaz ideal, care se numește ecuația Claiperon-Mendeleev:

unde R este constanta universală a gazului, R=8,314 J/mol*K=0,0821 l*atm/mol K

Volumul unui mol de gaz V=RT/P=8,314*273,15/101,325=22,413 l/mol, unde T și P sunt valori ale temperaturii (K) și ale presiunii în condiții normale.

Orez. 2. Tabelul volumelor molare.

legea lui Avogadro

În 1811, A. Avogadro a înaintat ipoteza că volume egale de gaze diferite în aceleași condiții (temperatură și presiune) conțin același număr de molecule. Ulterior, ipoteza a fost confirmată și a devenit o lege care poartă numele marelui om de știință italian.

Orez. 3. Amedeo Avogadro.

Legea devine clară dacă ne amintim că, în formă gazoasă, distanța dintre particule este incomparabil mai mare decât dimensiunea particulelor în sine.

Astfel, din legea lui Avogadro se pot trage următoarele concluzii:

• Volume egale ale oricăror gaze luate la aceeași temperatură și la aceeași presiune conțin același număr de molecule.
• 1 mol de gaze complet diferite în aceleași condiții ocupă același volum.
• Un mol de orice gaz în condiții normale ocupă un volum de 22,41 litri.

Consecința legii lui Avogadro și a conceptului de volum molar se bazează pe faptul că un mol din orice substanță conține același număr de particule (pentru gaze - molecule), egal cu constanta Avogadro.

Pentru a afla numărul de moli ai unei substanțe dizolvate conținute într-un litru de soluție, este necesar să se determine concentrația molară a substanței cu formula c \u003d n / V, unde n este cantitatea de substanță dizolvată, exprimată în moli, V este volumul soluției, exprimat în litri C - molaritate.

Ce am învățat?

În programa școlară de chimie a clasei a VIII-a se studiază tema „Volum molar”. Un mol de gaz conține întotdeauna același volum, egal cu 22,41 metri cubi/mol. Acest volum se numește volumul molar al gazului.

Test cu subiecte

Raport de evaluare

Rata medie: 4.2. Evaluări totale primite: 64.

Una dintre unitățile de bază din Sistemul Internațional de Unități (SI) este unitatea de măsură a unei substanțe este molul.

cârtiță – aceasta este o astfel de cantitate dintr-o substanță care conține tot atâtea unități structurale ale unei substanțe date (molecule, atomi, ioni etc.) câte atomi de carbon există în 0,012 kg (12 g) dintr-un izotop de carbon 12 DIN .

Având în vedere că valoarea masei atomice absolute pentru carbon este m(C) \u003d 1,99 10  26 kg, puteți calcula numărul de atomi de carbon N DAR continut in 0,012 kg de carbon.

Un mol din orice substanță conține același număr de particule din această substanță (unități structurale). Numărul de unități structurale conținute într-o substanță cu o cantitate de un mol este 6,02 10 23 și a sunat numărul lui Avogadro (N DAR ).

De exemplu, un mol de cupru conține 6,02 10 23 atomi de cupru (Cu), iar un mol de hidrogen (H 2) conține 6,02 10 23 molecule de hidrogen.

Masă molară(M) este masa unei substanțe luate în cantitate de 1 mol.

Masa molară se notează cu litera M și are unitatea [g/mol]. În fizică, se utilizează dimensiunea [kg/kmol].

În cazul general, valoarea numerică a masei molare a unei substanțe coincide numeric cu valoarea masei sale moleculare relative (atomice relativă).

De exemplu, greutatea moleculară relativă a apei este:

Domnul (H 2 O) \u003d 2Ar (H) + Ar (O) \u003d 2 ∙ 1 + 16 \u003d 18 a.m.u.

Masa molară a apei are aceeași valoare, dar se exprimă în g/mol:

M (H2O) = 18 g/mol.

Astfel, un mol de apă care conține 6,02 10 23 molecule de apă (respectiv 2 6,02 10 23 atomi de hidrogen și 6,02 10 23 atomi de oxigen) are o masă de 18 grame. 1 mol de apă conține 2 moli de atomi de hidrogen și 1 mol de atomi de oxigen.

1.3.4. Relația dintre masa unei substanțe și cantitatea acesteia

Cunoscând masa unei substanțe și formula ei chimică, și de aici valoarea masei sale molare, se poate determina cantitatea unei substanțe și, invers, cunoscând cantitatea unei substanțe, se poate determina masa acesteia. Pentru astfel de calcule, ar trebui să utilizați formulele:

unde ν este cantitatea de substanță, [mol]; m este masa substanței, [g] sau [kg]; M este masa molară a substanței, [g/mol] sau [kg/kmol].

De exemplu, pentru a găsi masa de sulfat de sodiu (Na 2 SO 4) în cantitate de 5 moli, găsim:

1) valoarea masei moleculare relative a Na 2 SO 4, care este suma valorilor rotunjite ale maselor atomice relative:

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

2) valoarea masei molare a substanței egală numeric cu aceasta:

M (Na2SO4) = 142 g/mol,

3) și, în final, o masă de 5 moli de sulfat de sodiu:

m = ν M = 5 mol 142 g/mol = 710 g

Raspuns: 710.

1.3.5. Relația dintre volumul unei substanțe și cantitatea acesteia

În condiții normale (n.o.), adică la presiune R , egal cu 101325 Pa (760 mm Hg) și temperatură T, egal cu 273,15 K (0 С), un mol de diferite gaze și vapori ocupă același volum, egal cu 22,4 l.

Volumul ocupat de 1 mol de gaz sau vapori la n.o. se numește volumul molargaz și are dimensiunea unui litru pe mol.

V mol \u003d 22,4 l / mol.

Cunoscând cantitatea de substanță gazoasă (ν ) Și valoarea volumului molar (V mol) puteți calcula volumul său (V) în condiții normale:

V = ν V mol,

unde ν este cantitatea de substanță [mol]; V este volumul substanței gazoase [l]; V mol \u003d 22,4 l / mol.

Dimpotrivă, cunoscând volumul ( V) dintr-o substanță gazoasă în condiții normale, puteți calcula cantitatea acesteia (ν) :