Térfogatképlet normál körülmények között. Moláris térfogat

A gáz térfogata többféle képlettel határozható meg. A mennyiségi probléma állapotában szereplő adatok alapján kell kiválasztani a megfelelőt. A kívánt képlet kiválasztásában ezek a közegek, különösen a nyomás és a hőmérséklet játsszák a fő szerepet.

Utasítás

1. A problémáknál különösen gyakran előforduló képlet: V = n*Vm, ahol V a gáz térfogata (l), n az anyag száma (mol), Vm a gáz moláris térfogata (l/mol) , tipikus körülmények között (n.s.) egy standard érték, és egyenlő 22,4 l/mol. Előfordul, hogy a feltétel nem tartalmazza az anyag számát, de van egy bizonyos anyag tömege, akkor ezt tesszük: n = m/M, ahol m az anyag tömege (g), M az az anyag moláris tömege (g/mol). A moláris tömeget a D.I. táblázat segítségével találjuk meg. Mengyelejev: minden elem alá van írva a nukleáris tömege, összeadjuk az összes tömeget, és megkapjuk a szükségeset. De az ilyen problémák meglehetősen ritkák; általában a probléma reakcióegyenletet tartalmaz. Az ilyen problémák megoldása kissé megváltozik. Nézzünk egy példát.

2. Mekkora térfogatú hidrogén szabadul fel tipikus körülmények között, ha 10,8 g tömegű alumíniumot feleslegben sósavban oldunk Felírjuk a reakcióegyenletet: 2Al + 6HCl(pl.) = 2AlCl3 + 3H2. Oldja meg a feladatot ezzel az egyenlettel! Határozza meg a reakcióba lépő alumíniumanyagok számát: n(Al) = m(Al)/M(Al). Ahhoz, hogy az adatokat ebbe a képletbe behelyettesítsük, ki kell számítanunk az alumínium moláris tömegét: M(Al) = 27 g/mol. Behelyettesítjük: n(Al) = 10,8/27 = 0,4 mol Az egyenletből azt látjuk, hogy 2 mol alumínium feloldásakor 3 mol hidrogén keletkezik. Kiszámoljuk, hogy 0,4 mol alumíniumból mekkora mennyiségű hidrogén keletkezik: n(H2) = 3 * 0,4/2 = 0,6 mol. Ezek után behelyettesítjük az adatokat a hidrogén térfogatának meghatározására szolgáló képletbe: V = n*Vm = 0,6*22,4 = 13,44 liter. Tehát meglett az eredmény.

3. Ha gázrendszerről van szó, akkor a következő képlet érvényes: q(x) = V(x)/V, ahol q(x)(phi) a komponens térfogathányada, V(x) a térfogat a komponens (l), V – rendszer térfogata (l). Egy komponens térfogatának meghatározásához a következő képletet kapjuk: V(x) = q(x)*V. És ha meg kell találni a rendszer térfogatát, akkor: V = V(x)/q(x).

Az a gáz, amelyben a molekulák közötti kölcsönhatás elhanyagolható, kifogástalannak tekinthető. A gáz állapotát a nyomáson kívül a hőmérséklet és a térfogat jellemzi. E paraméterek közötti összefüggéseket a gáztörvények tükrözik.

Utasítás

1. A gáz nyomása egyenesen arányos a hőmérsékletével, az anyag mennyiségével, és fordítottan arányos a gáz által elfoglalt edény térfogatával. Az arányossági mutató az univerzális gázfolytonos R, megközelítőleg egyenlő 8,314-gyel. Mérése joule-ban van osztva mollal és kelvinnel.

2. Ez az elrendezés alkotja a P=?RT/V matematikai összefüggést, hol? – anyagszám (mol), R=8,314 – univerzális gázfolytonos (J/mol K), T – gázhőmérséklet, V – térfogat. A nyomást pascalban fejezzük ki. Atmoszférában is kifejezhető, 1 atm = 101,325 kPa.

3. A vizsgált konnektivitás a PV=(m/M) RT Mendeleev-Clapeyron egyenlet következménye. Itt m a gáz tömege (g), M a moláris tömege (g/mol), és az m/M hányad adja az anyag számát? vagy a mólok számát. A Mengyelejev-Clapeyron egyenlet objektív minden kifogástalannak tekinthető gázra. Ez egy alapvető fizikai és kémiai gáztörvény.

4. Az ideális gáz viselkedésének nyomon követésekor úgynevezett tipikus körülményekről beszélünk - olyan környezeti feltételekről, amelyekkel a valóságban gyakran foglalkozunk. Így a tipikus adatok (n.s.) 0 Celsius fokos hőmérsékletet (vagy Kelvin-skála szerint 273,15 fokot) és 101,325 kPa (1 atm) nyomást feltételeznek. Felfedeztünk egy értéket, amely megegyezik egy mól ideális gáz térfogatával a következő feltételek mellett: Vm = 22,413 l/mol. Ezt a térfogatot molárisnak nevezzük. A moláris térfogat az egyik fő kémiai állandó, amelyet a problémák megoldásában használnak.

5. A legfontosabb dolog megérteni, hogy folyamatos nyomás és hőmérséklet mellett a gáz térfogata sem változik. Ezt a lenyűgöző posztulátumot Avogadro törvénye fogalmazza meg, amely kimondja, hogy a gáz térfogata egyenesen arányos a mólok számával.

Videó a témáról

Jegyzet!
Vannak más képletek a térfogat meghatározására, de ha meg kell találnia egy gáz térfogatát, akkor csak az ebben a cikkben megadott képletek alkalmasak.

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

Anyajegy – ez az anyag mennyisége, amely egy adott anyagból annyi szerkezeti egységet (molekulát, atomot, iont stb.) tartalmaz, ahány szénatomot tartalmaz 0,012 kg (12 g) szénizotóp 12 VAL VEL .

Tekintettel arra, hogy a szén abszolút atomtömegének értéke egyenlő m(C) = 1,99 10  26 kg, a szénatomok száma kiszámítható N A 0,012 kg szénben található.

Bármely anyag egy mólja ugyanannyi részecskét (szerkezeti egységet) tartalmaz. Az egy mólnyi anyagban található szerkezeti egységek száma 6,02 10 23 és úgy hívják Avogadro száma (N A ).

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

Moláris tömeg(M) 1 mol mennyiségben vett anyag tömege.

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

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

Például a víz relatív molekulatömege:

Мr(Н 2О) = 2Аr (Н) + Аr (O) = 2∙1 + 16 = délelőtt 18 óra.

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. A víz 1 mol anyagmennyiséggel 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 meghatározhatja az anyag mennyiségét, és fordítva, az anyag mennyiségének ismeretében meghatározhatja a tömegét. Az ilyen számításokhoz a következő képleteket kell használni:

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 mól mennyiségben, azt találjuk:

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

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

2) az anyag moláris tömegének számszerűen egyenlő értéke:

M(Na2SO4) = 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.s.), pl. nyomáson R 101325 Pa (760 Hgmm), és a hőmérséklet T, 273,15 K (0 С), egy mól különböző gázok és gőzök ugyanazt a térfogatot foglalják el 22,4 l.

Az 1 mol gáz vagy gőz által elfoglalt térfogatot a talaj szintjén nevezzük moláris térfogatgáz, és a mérete liter/mol.

V mol = 22,4 l/mol.

A gáz halmazállapotú 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 – gáznemű anyag térfogata [l]; V mol = 22,4 l/mol.

És fordítva, a hangerő ismeretében ( V) egy gáznemű anyag normál körülmények között, mennyisége (ν) kiszámítható :

Egy mól anyag tömegét molárisnak nevezzük. Mekkora térfogatnak nevezzük 1 mól anyag térfogatát? Nyilván ezt moláris térfogatnak is nevezik.

Mekkora a víz moláris térfogata? Amikor 1 mól vizet mértünk, nem mértünk 18 g vizet a mérlegre - ez kényelmetlen. Mérőeszközöket használtunk: hengert vagy főzőpoharat, hiszen tudtuk, hogy a víz sűrűsége 1 g/ml. Ezért a víz moláris térfogata 18 ml/mol. Folyadékok és szilárd anyagok esetében a moláris térfogat a sűrűségüktől függ (52. ábra, a). A gázoknál más a helyzet (52. ábra, b).

Rizs. 52.
Moláris térfogatok (n.s.):
a - folyadékok és szilárd anyagok; b - gáznemű anyagok

Ha veszünk 1 mól hidrogén-hidrogént (2 g), 1 mól oxigént O2 (32 g), 1 mól ózon-O3-at (48 g), 1 mól szén-dioxidot, CO2-t (44 g) és még 1 mól vízgőzt is. H2O (18 g) azonos körülmények között, például normál (a kémiában 0 ° C hőmérsékletet és 760 Hgmm vagy 101,3 kPa nyomást szokás normál körülményeknek (n.s.) nevezni), akkor kiderül. hogy bármelyik gázból 1 mól azonos térfogatot foglal el, ami 22,4 liter, és ugyanannyi molekulát tartalmaz - 6 × 10 23.

És ha veszel 44,8 liter gázt, akkor mennyit vesznek fel az anyagából? Természetesen 2 mol, hiszen a megadott térfogat kétszerese a moláris térfogatnak. Ennélfogva:

ahol V a gáz térfogata. Innen

A moláris térfogat egy fizikai mennyiség, amely megegyezik az anyag térfogatának és az anyag mennyiségének arányával.

A gáznemű anyagok moláris térfogatát l/mol-ban fejezzük ki. Vm - 22,4 l/mol. Egy kilomol térfogatát kilomolárisnak nevezzük, és m 3 /kmol-ban mérjük (Vm = 22,4 m 3 /kmol). Ennek megfelelően a millimoláris térfogat 22,4 ml/mmol.

1. feladat Határozza meg 33,6 m 3 ammónia NH 3 tömegét (n.s.).

2. feladat Határozza meg 18 × 10 20 molekula H 2 S hidrogén-szulfid tömegét és térfogatát (n.v.)!

A feladat megoldása során ügyeljünk a 18 × 10 20 molekulaszámra. Mivel a 10 20 1000-szer kisebb, mint 10 23, a számításokat természetesen mmol, ml/mmol és mg/mmol felhasználásával kell elvégezni.

Kulcsszavak és kifejezések

1. A gázok moláris, millimoláris és kilomoláris térfogata.
2. A gázok moláris térfogata (normál körülmények között) 22,4 l/mol.
3. Normál körülmények.

Dolgozzon számítógéppel

1. Lásd az elektronikus jelentkezést. Tanulmányozza át az óra anyagát, és hajtsa végre a kijelölt feladatokat.
2. Keressen olyan e-mail címeket az interneten, amelyek további forrásként szolgálhatnak, amelyek felfedik a bekezdésben szereplő kulcsszavak és kifejezések tartalmát. Ajánlja fel a tanárnak segítségét egy új óra előkészítésében - készítsen jelentést a következő bekezdés kulcsszavairól és kifejezéseiről.

Kérdések és feladatok

1. Határozza meg a molekulák tömegét és számát az n-nél. u. a) 11,2 liter oxigénhez; b) 5,6 m3 nitrogén; c) 22,4 ml klór.
2. Keresse meg azt a térfogatot, amely az n. u. a következőkre lesz szükség: a) 3 g hidrogén; b) 96 kg ózon; c) 12 × 10 20 nitrogénmolekula.
3. Határozza meg az argon, klór, oxigén és ózon sűrűségét (1 liter tömeg) szobahőmérsékleten. u. Hány molekula lesz az egyes anyagokból azonos körülmények között 1 literben?
4. Számítsd ki 5 liter tömegét (n.s.): a) oxigén; b) ózon; c) szén-dioxid CO 2.
5. Jelölje meg, melyik a nehezebb: a) 5 liter kén-dioxid (SO 2) vagy 5 liter szén-dioxid (CO 2); b) 2 liter szén-dioxid (CO 2) vagy 3 liter szén-monoxid (CO).

Egy gáz moláris térfogata megegyezik a gáz térfogatának a gáz anyagmennyiségéhez viszonyított arányával, azaz.

V m = V(X)/n(X),

ahol V m a gáz moláris térfogata - bármely gáz állandó értéke adott körülmények között;

V(X) – X gáz térfogata;

n(X) – X gázanyag mennyisége.

A gázok moláris térfogata normál körülmények között (normál nyomás p n = 101 325 Pa ≈ 101,3 kPa és hőmérséklet T n = 273,15 K ≈ 273 K) V m = 22,4 l/mol.

Ideális gáztörvények

A gázokkal végzett számításoknál gyakran át kell váltani ezekről a feltételekről a normál állapotokra, vagy fordítva. Ebben az esetben célszerű a Boyle-Mariotte és a Gay-Lussac kombinált gáztörvényéből következő képletet használni:

pV / T = p n V n / T n

ahol p a nyomás; V - térfogat; T - hőmérséklet a Kelvin-skálán; az „n” index normál körülményeket jelöl.

Térfogattört

A gázkeverékek összetételét gyakran a térfogathányaddal fejezik ki - egy adott komponens térfogatának a rendszer teljes térfogatához viszonyított arányával, azaz.

φ(X) = V(X) / V

ahol φ(X) az X komponens térfogathányada;

V(X) - az X komponens térfogata;

V a rendszer térfogata.

A térfogathányad dimenzió nélküli mennyiség; egység törtrészében vagy százalékban fejezik ki.

1. példa Mekkora térfogatot foglal el az 51 g tömegű ammónia 20°C hőmérsékleten és 250 kPa nyomáson?

2. példa Határozza meg azt a térfogatot, amelyet egy 1,4 g tömegű hidrogént és 5,6 g tömegű nitrogént tartalmazó gázelegy normál körülmények között elfoglal.

A térfogati viszonyok törvénye

Hogyan lehet megoldani egy problémát a „térfogati viszonyok törvénye” segítségével?

A térfogatarányok törvénye: A reakcióban részt vevő gázok térfogatai kis egész számokként viszonyulnak egymáshoz, amelyek megegyeznek a reakcióegyenletben szereplő együtthatókkal.

A reakcióegyenletekben szereplő együtthatók a reagáló és képződött gáznemű anyagok térfogatának számát mutatják.

Példa. Számítsa ki 112 liter acetilén elégetéséhez szükséges levegő térfogatát!

1. Összeállítjuk a reakcióegyenletet:

2. A térfogati összefüggések törvénye alapján kiszámítjuk az oxigén térfogatát:

112 / 2 = X / 5, ahonnan X = 112 5 / 2 = 280 l

3. Határozza meg a levegő mennyiségét:

V(levegő) = V(O 2) / φ(O 2)

V(levegő) = 280 / 0,2 = 1400 l.