สูตรปริมาตรภายใต้สภาวะปกติ ปริมาณฟันกราม

ปริมาตรของก๊าซสามารถกำหนดได้หลายสูตร จำเป็นต้องเลือกอันที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากข้อมูลในสภาวะของปัญหาปริมาณ สื่อเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการเลือกสูตรที่ต้องการ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง: ความดันและอุณหภูมิ

คำแนะนำ

1. สูตรที่มักพบในปัญหาคือ V = n*Vm โดยที่ V คือปริมาตรของก๊าซ (l) n คือจำนวนของสาร (mol) Vm คือปริมาตรโมลของก๊าซ (l/mol) ภายใต้สภาวะปกติ (n.s.) คือค่ามาตรฐานและเท่ากับ 22.4 ลิตร/โมล มันเกิดขึ้นที่สภาวะนั้นไม่ได้ประกอบด้วยจำนวนของสาร แต่มีมวลของสารบางชนิด ดังนั้นเราจะทำเช่นนี้: n = m/M โดยที่ m คือมวลของสาร (g) M คือ มวลโมลของสาร (กรัม/โมล) เราค้นหามวลโมลาร์โดยใช้ตาราง D.I. Mendeleev: ภายใต้แต่ละองค์ประกอบ มวลนิวเคลียร์ของมันถูกเขียนไว้ เราจะรวมมวลทั้งหมดเข้าด้วยกันและได้มวลที่เราต้องการ แต่ปัญหาดังกล่าวค่อนข้างหายาก โดยทั่วไปแล้วปัญหาจะมีสมการปฏิกิริยา การแก้ปัญหาดังกล่าวเปลี่ยนแปลงไปเล็กน้อย ลองดูตัวอย่าง

2. ปริมาตรของไฮโดรเจนจะถูกปล่อยออกมาภายใต้สภาวะปกติหากอะลูมิเนียมที่มีน้ำหนัก 10.8 กรัมถูกละลายในกรดไฮโดรคลอริกส่วนเกิน เราเขียนสมการปฏิกิริยา: 2Al + 6HCl(เช่น) = 2AlCl3 + 3H2 แก้ปัญหาเกี่ยวกับสมการนี้ ค้นหาจำนวนของสารอะลูมิเนียมที่ทำปฏิกิริยา: n(Al) = m(Al)/M(Al) เพื่อทดแทนข้อมูลลงในสูตรนี้ เราจำเป็นต้องคำนวณมวลโมลาร์ของอะลูมิเนียม: M(Al) = 27 กรัม/โมล เราแทนค่า: n(Al) = 10.8/27 = 0.4 โมล จากสมการเราจะพบว่าเมื่ออะลูมิเนียม 2 โมลละลาย จะเกิดไฮโดรเจน 3 โมล เราคำนวณปริมาณของสารไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นจากอะลูมิเนียม 0.4 โมล: n(H2) = 3 * 0.4/2 = 0.6 โมล หลังจากนั้น เราแทนที่ข้อมูลลงในสูตรเพื่อค้นหาปริมาตรของไฮโดรเจน: V = n*Vm = 0.6*22.4 = 13.44 ลิตร ดังนั้นเราจึงได้ผลลัพธ์

3. หากเรากำลังจัดการกับระบบแก๊ส สูตรต่อไปนี้ก็จะคงอยู่: q(x) = V(x)/V โดยที่ q(x)(phi) คือเศษส่วนปริมาตรของส่วนประกอบ V(x) คือปริมาตร ของส่วนประกอบ (l), V – ปริมาตรของระบบ (l) ในการหาปริมาตรของส่วนประกอบ เราได้สูตร: V(x) = q(x)*V และถ้าคุณต้องการค้นหาปริมาตรของระบบ ให้ทำดังนี้: V = V(x)/q(x)

ก๊าซที่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลเล็กน้อยถือว่าไม่มีที่ติ นอกจากความดันแล้ว สถานะของก๊าซยังมีลักษณะเฉพาะด้วยอุณหภูมิและปริมาตร ความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์เหล่านี้สะท้อนให้เห็นในกฎของแก๊ส

คำแนะนำ

1. ความดันของก๊าซเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอุณหภูมิ ปริมาณของสาร และแปรผกผันกับปริมาตรของภาชนะบรรจุที่ก๊าซครอบครอง ตัวบ่งชี้สัดส่วนคือค่า R ต่อเนื่องของก๊าซสากลประมาณเท่ากับ 8.314 มีหน่วยวัดเป็นจูลหารด้วยโมลและเคลวิน

2. การจัดเรียงนี้ก่อให้เกิดการเชื่อมต่อทางคณิตศาสตร์ P=?RT/V โดยที่? – จำนวนสาร (โมล), R=8.314 – ความต่อเนื่องของแก๊สสากล (J/mol K), T – อุณหภูมิของแก๊ส, V – ปริมาตร ความดันแสดงเป็นปาสคาล นอกจากนี้ยังสามารถแสดงออกในบรรยากาศได้ด้วย โดยที่ 1 atm = 101.325 kPa

3. การเชื่อมต่อที่พิจารณาเป็นผลมาจากสมการ Mendeleev-Clapeyron PV=(m/M) RT โดยที่ m คือมวลของก๊าซ (g) M คือมวลโมลาร์ (g/mol) และเศษส่วน m/M ส่งผลให้เกิดจำนวนของสสาร หรือจำนวนโมล สมการ Mendeleev-Clapeyron มีเป้าหมายสำหรับก๊าซทุกชนิดที่ถือได้ว่าไม่มีที่ติ นี่เป็นกฎหมายก๊าซทางกายภาพและเคมีขั้นพื้นฐาน

4. เมื่อตรวจสอบพฤติกรรมของก๊าซในอุดมคติ เราจะพูดถึงสิ่งที่เรียกว่าสภาวะทั่วไป - สภาพแวดล้อมที่เรามักจะจัดการด้วยในความเป็นจริง ดังนั้น ข้อมูลทั่วไป (n.s.) ถือว่าอุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส (หรือ 273.15 องศาตามสเกลเคลวิน) และความดัน 101.325 kPa (1 atm) มีการค้นพบค่าที่เท่ากับปริมาตรของก๊าซในอุดมคติหนึ่งโมลภายใต้เงื่อนไขต่อไปนี้: Vm = 22.413 ลิตร/โมล ปริมาตรนี้เรียกว่าฟันกราม ปริมาตรโมลาร์เป็นหนึ่งในค่าคงที่ทางเคมีหลักที่ใช้ในการแก้ปัญหา

5. สิ่งสำคัญที่ต้องเข้าใจคือด้วยความดันและอุณหภูมิที่ต่อเนื่องปริมาตรของก๊าซก็ไม่เปลี่ยนแปลงเช่นกัน สมมติฐานอันน่าทึ่งนี้กำหนดไว้ในกฎของอาโวกาโดร ซึ่งระบุว่าปริมาตรของก๊าซเป็นสัดส่วนโดยตรงกับจำนวนโมล

วิดีโอในหัวข้อ

ใส่ใจ!
ยังมีสูตรอื่นๆ ในการหาปริมาตร แต่ถ้าคุณต้องการหาปริมาตรของก๊าซ ก็ควรใช้เฉพาะสูตรที่ให้ไว้ในบทความนี้เท่านั้น

หน่วยพื้นฐานอย่างหนึ่งในระบบหน่วยสากล (SI) คือ หน่วยของปริมาณของสารคือโมล

ตุ่น – คือปริมาณของสารที่มีหน่วยโครงสร้างของสารที่กำหนด (โมเลกุล อะตอม ไอออน ฯลฯ) มากเท่ากับอะตอมของคาร์บอนที่บรรจุอยู่ในไอโซโทปคาร์บอน 0.012 กิโลกรัม (12 กรัม) 12 กับ .

เมื่อพิจารณาว่าค่ามวลอะตอมสัมบูรณ์ของคาร์บอนมีค่าเท่ากับ ม(ค) = 1.99 · 10  26 กก. สามารถคำนวณจำนวนอะตอมของคาร์บอนได้ เอ็น กมีคาร์บอน 0.012 กิโลกรัม

โมลของสารใดๆ มีจำนวนอนุภาคของสารนี้เท่ากัน (หน่วยโครงสร้าง) จำนวนหน่วยโครงสร้างที่บรรจุอยู่ในสารหนึ่งโมลคือ 6.02 · 10 23 และถูกเรียกว่า เบอร์อาโวกาโดร (เอ็น ก ).

ตัวอย่างเช่น ทองแดงหนึ่งโมลมีอะตอมของทองแดง (Cu) 6.02 10 23 อะตอม และไฮโดรเจนหนึ่งโมล (H 2) มีโมเลกุลไฮโดรเจน 6.02 10 23 โมเลกุล

มวลกราม(ม) คือมวลของสารที่รับเข้าไปมีปริมาณ 1 โมล

มวลกรามถูกกำหนดด้วยตัวอักษร M และมีมิติ [g/mol] ในวิชาฟิสิกส์จะใช้หน่วย [kg/kmol]

ในกรณีทั่วไป ค่าตัวเลขของมวลโมลาร์ของสารจะเกิดขึ้นในเชิงตัวเลขกับค่าของมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ (อะตอมสัมพัทธ์)

ตัวอย่างเช่น น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์ของน้ำคือ:

Мr(Н 2 О) = 2Аr (Н) + Аr (O) = 2∙1 + 16 = 18.00 น.

มวลโมลของน้ำมีค่าเท่ากัน แต่แสดงเป็น g/mol:

ม (เอช 2 โอ) = 18 ก./โมล

ดังนั้น หนึ่งโมลของน้ำที่ประกอบด้วยโมเลกุลของน้ำ 6.02 10 23 โมเลกุล (ตามลำดับ 2 6.02 10 23 อะตอมไฮโดรเจน และ 6.02 10 23 อะตอมออกซิเจน) มีมวล 18 กรัม น้ำซึ่งมีปริมาณสสาร 1 โมล ประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจน 2 โมล และอะตอมออกซิเจน 1 โมล

1.3.4. ความสัมพันธ์ระหว่างมวลของสารกับปริมาณของมัน

เมื่อทราบมวลของสารและสูตรทางเคมีของสารนั้น และค่าของมวลโมลาร์ของสารนั้น คุณจะสามารถกำหนดปริมาณของสารได้ และในทางกลับกัน เมื่อทราบปริมาณของสาร คุณก็จะสามารถกำหนดมวลของสารได้ สำหรับการคำนวณคุณควรใช้สูตร:

โดยที่ ν คือปริมาณของสาร [mol]; ม– มวลของสาร [g] หรือ [kg] M – มวลโมลาร์ของสาร [g/mol] หรือ [kg/kmol]

ตัวอย่างเช่น หากต้องการค้นหามวลของโซเดียมซัลเฟต (Na 2 SO 4) ในปริมาณ 5 โมล เราจะพบว่า:

1) ค่าของมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ของ Na 2 SO 4 ซึ่งเป็นผลรวมของค่าปัดเศษของมวลอะตอมสัมพัทธ์:

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

2) ค่าตัวเลขที่เท่ากันของมวลโมลของสาร:

ม(นา 2 SO 4) = 142 กรัม/โมล

3) และสุดท้ายคือมวลของโซเดียมซัลเฟต 5 โมล:

ม. = ν ม = 5 โมล · 142 ก./โมล = 710 ก.

คำตอบ: 710.

1.3.5. ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรของสารกับปริมาณของมัน

ภายใต้สภาวะปกติ (n.s.) เช่น ที่ความกดดัน ร เท่ากับ 101325 Pa (760 มม.ปรอท) และอุณหภูมิ ที, เท่ากับ 273.15 K (0 С) หนึ่งโมลของก๊าซและไอระเหยต่าง ๆ มีปริมาตรเท่ากันเท่ากับ 22.4 ลิตร

ปริมาตรที่ครอบครองโดยก๊าซหรือไอ 1 โมลที่ระดับพื้นดินเรียกว่า ปริมาตรฟันกรามก๊าซและมีมิติเป็นลิตรต่อโมล

V โมล = 22.4 ลิตร/โมล

รู้ปริมาณของสารที่เป็นก๊าซ (ν ) และ ค่าปริมาตรฟันกราม (V โมล) คุณสามารถคำนวณปริมาตร (V) ได้ภายใต้สภาวะปกติ:

V = ν V โมล

โดยที่ ν คือปริมาณของสาร [mol]; V – ปริมาตรของสารก๊าซ [l]; V โมล = 22.4 ลิตร/โมล

และในทางกลับกัน การรู้ปริมาตร ( วี) ของสารที่เป็นก๊าซภายใต้สภาวะปกติ สามารถคำนวณปริมาณ (ν) ได้ :

มวลของสาร 1 โมลเรียกว่าฟันกราม สาร 1 โมลมีปริมาตรเท่าใด แน่นอนว่านี่เรียกว่าปริมาตรฟันกราม

ปริมาตรน้ำเป็นโมลาร์เท่าไร? เมื่อเราตวงน้ำ 1 โมล เราไม่ได้ชั่งน้ำหนักน้ำ 18 กรัมบนตาชั่ง ซึ่งไม่สะดวก เราใช้อุปกรณ์ตวง: ทรงกระบอกหรือบีกเกอร์ เนื่องจากเรารู้ว่าความหนาแน่นของน้ำคือ 1 กรัม/มิลลิลิตร ดังนั้นปริมาตรโมลของน้ำคือ 18 มล./โมล สำหรับของเหลวและของแข็ง ปริมาตรโมลขึ้นอยู่กับความหนาแน่น (รูปที่ 52, a) เป็นเรื่องที่แตกต่างกันสำหรับก๊าซ (รูปที่ 52, b)

ข้าว. 52.
ปริมาตรฟันกราม (n.s.):
เอ - ของเหลวและของแข็ง; b - สารที่เป็นก๊าซ

หากคุณใช้ไฮโดรเจน H2 1 โมล (2 กรัม) ออกซิเจน O2 1 โมล (32 กรัม) โอโซน O3 1 โมล (48 กรัม) คาร์บอนไดออกไซด์ 1 โมล CO2 (44 กรัม) และไอน้ำ 1 โมล H2 O (18 กรัม) ภายใต้สภาวะเดียวกันเช่นปกติ (ในทางเคมีเป็นเรื่องปกติที่จะเรียกสภาวะปกติ (n.s.) อุณหภูมิ 0 ° C และความดัน 760 mm Hg หรือ 101.3 kPa) จากนั้นปรากฎว่า ก๊าซใด ๆ 1 โมลจะมีปริมาตรเท่ากันเท่ากับ 22.4 ลิตรและมีจำนวนโมเลกุลเท่ากัน - 6 × 10 23

แล้วถ้าเอาแก๊สไป 44.8 ลิตร จะเอาไปเท่าไหร่ครับ? แน่นอน 2 โมล เนื่องจากปริมาตรที่กำหนดเป็นสองเท่าของปริมาตรฟันกราม เพราะฉะนั้น:

โดยที่ V คือปริมาตรของก๊าซ จากที่นี่

ปริมาตรโมลคือปริมาณทางกายภาพเท่ากับอัตราส่วนของปริมาตรของสารต่อปริมาณของสาร

ปริมาตรโมลของสารที่เป็นก๊าซแสดงเป็นลิตร/โมล Vm - 22.4 ลิตร/โมล ปริมาตร 1 กิโลเมตรเรียกว่า กิโลโมลาร์ มีหน่วยวัดเป็น m 3 /kmol (Vm = 22.4 m 3 /kmol) ดังนั้น ปริมาตรมิลลิโมลคือ 22.4 มล./มิลลิโมล

ปัญหาที่ 1. ค้นหามวล 33.6 m 3 ของแอมโมเนีย NH 3 (n.s.)

ปัญหาที่ 2. ค้นหามวลและปริมาตร (n.v.) ของไฮโดรเจนซัลไฟด์ H 2 S ขนาด 18 × 10 20

เมื่อจะแก้ปัญหา เราควรสนใจจำนวนโมเลกุล 18 × 10 20 กันก่อน เนื่องจาก 10 20 น้อยกว่า 10 23 ถึง 1,000 เท่า แน่นอนว่าควรทำการคำนวณโดยใช้ mmol, ml/mmol และ mg/mmol

คำและวลีสำคัญ

1. ปริมาตรของก๊าซเป็นโมลาร์ มิลลิโมลาร์ และกิโลโมลาร์
2. ปริมาตรโมลของก๊าซ (ภายใต้สภาวะปกติ) คือ 22.4 ลิตร/โมล
3. สภาวะปกติ

ทำงานกับคอมพิวเตอร์

1. อ้างถึงใบสมัครอิเล็กทรอนิกส์ ศึกษาเนื้อหาบทเรียนและทำงานที่ได้รับมอบหมายให้เสร็จสิ้น
2. ค้นหาที่อยู่อีเมลบนอินเทอร์เน็ตที่สามารถใช้เป็นแหล่งข้อมูลเพิ่มเติมที่เปิดเผยเนื้อหาของคำสำคัญและวลีในย่อหน้า ให้ความช่วยเหลือครูในการเตรียมบทเรียนใหม่ - รายงานคำและวลีสำคัญในย่อหน้าถัดไป

คำถามและงาน

1. ค้นหามวลและจำนวนโมเลกุลที่ n คุณ สำหรับ: ก) ออกซิเจน 11.2 ลิตร; b) ไนโตรเจน 5.6 ม. 3; c) คลอรีน 22.4 มล.
2. จงหาปริมาตรที่ n คุณ จะใช้เวลา: ก) ไฮโดรเจน 3 กรัม; b) โอโซน 96 กิโลกรัม c) โมเลกุลไนโตรเจน 12 × 10 20
3. ค้นหาความหนาแน่น (มวล 1 ลิตร) ของอาร์กอน คลอรีน ออกซิเจน และโอโซนที่อุณหภูมิห้อง คุณ สารแต่ละชนิดจะบรรจุอยู่ในสภาวะเดียวกันได้กี่โมเลกุล?
4. คำนวณมวล 5 ลิตร (n.s.): ก) ออกซิเจน; ข) โอโซน; c) คาร์บอนไดออกไซด์ CO 2
5. ระบุว่าสิ่งใดหนักกว่า: ก) ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ 5 ลิตร (SO 2) หรือคาร์บอนไดออกไซด์ 5 ลิตร (CO 2); b) คาร์บอนไดออกไซด์ 2 ลิตร (CO 2) หรือคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO 3 ลิตร)

ปริมาตรโมลของก๊าซเท่ากับอัตราส่วนของปริมาตรของก๊าซต่อปริมาณของสารในก๊าซนี้ กล่าวคือ

วี ม = วี(X) / n(X),

โดยที่ V m คือปริมาตรโมลของก๊าซ - ค่าคงที่สำหรับก๊าซใด ๆ ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

V(X) – ปริมาตรของก๊าซ X;

n(X) – ปริมาณของสารก๊าซ X

ปริมาตรโมลาร์ของก๊าซภายใต้สภาวะปกติ (ความดันปกติ p n = 101,325 Pa พรีเมี่ยม 101.3 kPa และอุณหภูมิ T n = 273.15 K พรีเมี่ยม 273 K) คือ V m = 22.4 ลิตร/โมล

กฎหมายก๊าซในอุดมคติ

ในการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับก๊าซ มักจำเป็นต้องเปลี่ยนจากสภาวะเหล่านี้เป็นสภาวะปกติหรือในทางกลับกัน ในกรณีนี้ จะสะดวกที่จะใช้สูตรต่อไปนี้จากกฎก๊าซรวมของ Boyle-Mariotte และ Gay-Lussac:

pV / T = p n V n / T n

โดยที่ p คือความดัน วี - ปริมาตร; T - อุณหภูมิในระดับเคลวิน ดัชนี “n” หมายถึงสภาวะปกติ

เศษส่วนปริมาณ

องค์ประกอบของส่วนผสมของก๊าซมักแสดงโดยใช้เศษส่วนของปริมาตร - อัตราส่วนของปริมาตรของส่วนประกอบที่กำหนดต่อปริมาตรรวมของระบบเช่น

φ(X) = วี(X) / วี

โดยที่ φ(X) คือเศษส่วนปริมาตรของส่วนประกอบ X;

V(X) - ปริมาตรของส่วนประกอบ X;

V คือปริมาตรของระบบ

เศษส่วนของปริมาตรเป็นปริมาณไร้มิติ ซึ่งแสดงเป็นเศษส่วนของหน่วยหรือเป็นเปอร์เซ็นต์

ตัวอย่างที่ 1 แอมโมเนียหนัก 51 กรัมจะมีปริมาตรเท่าใดที่อุณหภูมิ 20°C และความดัน 250 kPa

ตัวอย่างที่ 2 กำหนดปริมาตรที่จะครอบครองส่วนผสมของก๊าซที่ประกอบด้วยไฮโดรเจน 1.4 กรัม และไนโตรเจน 5.6 กรัมภายใต้สภาวะปกติ

กฎความสัมพันธ์เชิงปริมาตร

จะแก้ปัญหาโดยใช้ “กฎความสัมพันธ์เชิงปริมาตร” ได้อย่างไร?

กฎของอัตราส่วนปริมาตร: ปริมาตรของก๊าซที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยามีความสัมพันธ์กันเป็นจำนวนเต็มขนาดเล็กเท่ากับค่าสัมประสิทธิ์ในสมการของปฏิกิริยา

ค่าสัมประสิทธิ์ในสมการปฏิกิริยาแสดงจำนวนปริมาตรของสารที่เกิดปฏิกิริยาและเกิดเป็นก๊าซ

ตัวอย่าง. คำนวณปริมาตรอากาศที่ต้องใช้ในการเผาอะเซทิลีนจำนวน 112 ลิตร

1. เราเขียนสมการปฏิกิริยา:

2. ตามกฎความสัมพันธ์เชิงปริมาตร เราคำนวณปริมาตรของออกซิเจน:

112/2 = X / 5 โดยที่ X = 112 5/2 = 280l

3. กำหนดปริมาตรอากาศ:

V(อากาศ) = V(O 2) / φ(O 2)

V(อากาศ) = 280 / 0.2 = 1,400 ลิตร