Блок 4. Методы познания в химии. Химия и жизнь
4.3. Расчеты по химическим формулам и уравнениям реакций
4.3.2. Расчеты объемных отношений газов при химических реакциях
Прежде чем приступить к решению задач по данной теме, нужно вспомнить теоретический материал.
Закон Авогадро
Одинаковые объемы различных газов при одинаковых условиях содержат одинаковое число молекул.
Следствие из закона Авогадро
При одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает одинаковый объем.
Объем газа количеством 1 моль, измеренный при н. у., называют молярным объемом и обозначают Vm.
Следовательно: n=V/Vm, где V - объем газа, n - количество газа.
Отсюда V=Vm•n и Vm=V/n
Молярный объем — это физическая величина, равная отношению объема вещества к количеству вещества.
На основании закона Авогадро можно определять молекулярные массы газообразных веществ по их плотности. Относительную плотность газа обозначают буквой D (безразмерная величина).
Отношение массы определенного объема одного газа к массе такого же объема другого газа (при одинаковых условиях) называется плотностью первого газа по второму.
D(H2)=nM/n•2=M/2, где n - число молекул в данном объеме, M - молярная масса газа, число 2 - молярная масса водорода, D(H2) - плотность по водороду.
Плотность по воздуху D(возд.)=M/29, где M(возд.)=29г/моль.
Закон объемных соотношений
При одинаковых условиях объемы газов, вступающих в реакцию, относятся друг к другу, а также к объемам газообразных продуктов как небольшие целые числа.
Коэффициенты в уравнениях реакций показывают числа объемов реагирующих и образовавшихся газообразных веществ.
Например: 2 объема водорода и 1 объем кислорода дают 2 объема водяного пара:
2H2+O2=2H2O.
Молярный объем газообразных веществ выражается в л/моль: Vm=22.4 л/моль.
В расчетах следует учитывать, что объем:
• одного миллимоля (мМ) - 22.4мл;
• одного киломоля (кМ) - 22.4м3;
• одного мегамоля (ММ) - 22400м3.
Задача 1. Найдите массу 33.6м3 аммиака NH3 при н. у.
Дано:
V(NH3)=33.6м3
m(NH3)−?
Решение:
m=M•n,n=V/Vm
M(NH3)=14+1•3=17кг/кмоль
n(NH3)=33.6м3:22.4м3/кмоль=1.5кг/кмоль
m(NH3)=17кг/кмоль•1.5кмоль=25.5кг
Ответ: m(NH3)=25.5кг.
Задача 2. Найдите массу и объем (н.у.), которые имеют 18•1020 молекул сероводорода H2S. При решении задачи обратим внимание на число молекул 18•1020. Так как 1020 в 1000 раз меньше 1023, расчеты следует вести с использованием ммоль, мл/моль и мг/моль.
Дано:
N(H2S)молекул=18•1020
m(H2S)−?
V(H2S)−?
Решение:
m=M•n,V=Vm•n,n=N/Na
M(H2S)=1•2+32=34(мг/ммоль)
n(H2S)=18•10−20:6•1020=3(ммоль)
m(H2S)=34мг/ммоль•3ммоль=102мг
V(H2S)=22.4мл/моль•3ммоль=67.2мл
Ответ: m(H2S)=102мг; V(H2S)=67.2мл
Задача 3. Вычислите плотность и относительные плотности оксида углерода (IV) по водороду и воздуху.
Дано:
M(CO2)=44г/моль
M(H2)=2г/моль
M(возд.)=29г/моль
ρ(CO2)−?
D(H2)−?
D(возд.)−?
Решение:
ρ=m/V
ρ(CO2)=44г/22.4л=1.96г/л
D(H2)=M(CO2)/M(H2)=44/2=22;
D(возд.)=M(CO2)/M(возд.)=44/29=1.52
Ответ: ρ(CO2)=1.96г/л, D(H2)=22,D(возд.)=1.52
Задача 4. Вычислите объем кислорода для сжигания 5м3 метана (CH4).
Дано:
V(CH4)=5м3
V(O2)−?
Решение:
Отношение объемов реагирующих газов позволяет произвести расчеты, не вычисляя относительных молекулярных масс.
1V1м35м32V2м3xм3
CH4+2O2=CO2+2H2O
1/5=2/x; x=5•21=10;x=10м3
Ответ: для сжигания 5м3 метана требуется 10м3 кислорода. |
Меню сайта
Категории раздела
Вход
Поиск
Друзья сайта
Наш опрос
Статистика
