Команда “Газы!” была объявлена еще две недели назад. И что?! Легкие задачи порешали и расслабились?! Или вы думаете, что задачи на газы касаются только 28-х заданий ЕГЭ?! Как бы не так! Если газов пока еще не было в 34-х заданиях, это ничего не значит! Задач на электролиз тоже не было в ЕГЭ до 2018 года. А потом как врезали, мама не горюй! Обязательно прочитайте мою статью “Тайны задач по химии? Тяжело в учении – легко в бою!”. В этой статье очень подробно рассказывается о новых фишках на электролиз. Статья вызвала шквал самых разных эмоций у преподавателей химии. До сих пор мне и пишут, и звонят, и благодарят, и бьются в конвульсиях. Просто цирк с конями, в котором я – зритель в первом ряду.
Однако, вернемся к нашим баранам, вернее, Газам. Я прошла через огонь и воду вступительных экзаменов и знаю точно – хочешь завалить абитуриента, дай ему задачу на Газы. Почитайте на досуге сборник задач И.Ю. Белавина. Я процитирую одну такую “мозгобойню”, чтобы вам жизнь медом не казалась. Попробуйте решить.
И.Ю. Белавин, 2005, задача 229
“Два из трех газов (сероводород, водород и кислород) смешали и получили газовую смесь, плотность которой оказалась равной плотности оставшегося газа. Полученную газовую смесь вместе с равным ей объемом третьего газа под давлением поместили в замкнутый сосуд емкостью 4 л, содержавший азот при н.у. и нагревали при 600 С до окончания химических реакций, затем постепенно охладили. Определите массы веществ, содержавшихся в сосуде после охлаждения, если плотность газовой смеси в сосуде перед нагреванием равнялась 9,25г/л. (Ответ: m(S) = 7,5 г, m(SO2) = 15 г, m(Н2О) = 9 г)”
Ну как, решили? Нет?! А ваши репетиторы?! Извините, это был риторический вопрос. Кстати, мои ученики, абитуриенты 2003-2008 гг. такие задачи щелкали, как семечки, на экзаменах во 2-й медицинский (теперь РНИМУ им. Н.И. Пирогова). Надеюсь, вам понятно, что 34-м задачам ЕГЭ еще есть куда усложняться, perfectio interminatus est (нет предела совершенству), с газами нужно работать, работать и работать. Поэтому команду “Газы!” отменять рано. Итак, поехали!
Сегодня мы поговорим о газовых смесях, затронем понятие плотности газа (абсолютной и относительной), средней молярной массы, решим задачи: определение средней молярной массы и плотности газа по компонентам смеси и наоборот.
• Газовая смесь – смесь отдельных газов НЕ вступающих между собой в химические реакции. К смесям газов относятся: воздух (состоит из азота, кислорода, углекислого газа, водяного пара и др.), природный газ (смесь предельных и непредельных углеводородов, оксида углерода, водорода, сероводорода, азота, кислорода, углекислого газа и др.), дымовые газы (содержат азот, углекислый газ, пары воды, сернистый газ и др.) и др.
• Объемная доля – отношение объема данного газа к общему объему смеси, показывает, какую часть общего объема смеси занимает данный газ, измеряется в долях единицы или в процентах.
• Мольная доля – отношение количества вещества данного газа к общему количеству вещества смеси газов, измеряется в долях единицы или в процентах.
• Плотность газа (абсолютная) – определяется как отношение массы газа к его объему, единица измерения (г/л). Физический смысл абсолютной плотности газа – масса 1 л, поэтому молярный объем газа (22,4 л при н.у. t° = 0°C, P = 1 атм) имеет массу, численно равную молярной массе.
• Относительная плотность газа (плотность одного газа по другому) – это отношение молярной массы данного газа к молярной массе того газа, по которому она находится
• Средняя молярная масса газа – рассчитывается на основе молярных масс составляющих эту смесь газов и их объемных долей
Настоятельно рекомендую запомнить среднюю молярную массу воздуха Мср(в) = 29 г/моль, в заданиях ЕГЭ часто встречается.
Обязательно посетите страницу моего сайта “Изучаем Х-ОбХ-04. Закон Авогадро. Следствия из закона Авогадро. Нормальные условия. Молярный объем газа. Абсолютная и относительная плотность газа. Закон объемных отношений” и сделайте конспекты по теории. Затем возьмите бумагу и ручку и решайте задачи вместе со мной.
ВАНГУЮ: чует мое сердце, что ЕГЭ по химии 2019 года устроит нам газовую атаку, а противогазы не выдаст!
Задача 1
Определить плотность по азоту газовой смеси, состоящей из 30% кислорода, 20% азота и 50% углекислого газа.
Задача 2
Вычислите плотность по водороду газовой смеси, содержащей 0,4 моль СО2, 0,2 моль азота и 1,4 моль кислорода.
Задача 3
5 л смеси азота и водорода имеют относительную плотность по водороду 12. Определить объем каждого газа в смеси.
Несколько задач со страницы моего сайта
Задача 4
Плотность по водороду пропан-бутановой смеси равна 23,5. Определите объемные доли пропана и бутана
Задача 5
Газообразный алкан объемом 8 л (н.у.) имеет массу 14,28 г. Чему равна его плотность по воздуху
Задача 6
Плотность паров альдегида по метану равна 2,75. Определите альдегид
Ну как? Пошло дело? Если туго, вернитесь к задачам и решайте их самостоятельно до тех пор, пока не щелкнет! А для стимуляции – десерт в виде еще одной задачи И.Ю. Белавина на газы. Наслаждайтесь ее решением самостоятельно!
И.Ю. Белавин, 2005, задача 202
“Сосуд емкостью 5,6 л при н.у. заполнили метаном, затем нагрели до высокой температуры, в результате чего произошло частичное разложение метана. Определите массу образовавшейся сажи, если известно, что после приведения к нормальным условиям объем полученной газовой смеси оказался в 1,6 раза больше объема исходного метана, эта газовая смесь обесцвечивает бромную воду и имеет плотность по воздуху 0,2931. (Ответ: m(C) = 0,6 г)”
Задачи И.Ю. Белавина – это крутой драйв! Попробуйте порешать, и вы откажетесь от просмотра любых ужастиков, поскольку запасетесь адреналином надолго! Но нам нужно спуститься на землю к ЕГЭ, простому и надежному, как первый советский трактор. Кстати, у меня в коллекции припасено немало сюрпризов с газовыми фишками, собранными за все годы работы и бережно хранимыми. Думаю, пришло время сказать им: “И снова здравствуйте!”, поскольку ЕГЭ с каждым годом становится “все чудесатее и чудесатее”. Но это уже совсем другая история. Читайте мои статьи – и вы подстелите соломку под свою ЕГЭшную попу.
Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии http://repetitor-him.ru. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами. Позвоните мне +7(903)186-74-55, приходите ко мне на курс, на бесплатные Мастер-классы “Решение задач по химии”. Я с удовольствием вам помогу.
Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова
Содержание:
Количество вещества:
В чём разница между понятиями «масса» и «количество»
Если мы будем производить подобные расчеты, соответствующие этому заданию, для простых веществ, образованных различными элементами, то всякий раз получим одно и то же число — 
Например, в 1 моле водородного газа содержится 
молекул, в 1 моле поваренной соли (NaCI) ионов натрия 
и ионов хлора 
Количество частиц, содержащихся в 1 моле химических веществ ( ), называется постоянной Авогадро (Na). Постоянная Авогадро отличается от числа Авогадро тем, что измеряется определенной единицей 
Количество вещества можно вычислить по следующей формуле:
Здесь 
— количество вещества, 
— масса, М — молярная масса, N – заданное количество молекул, 
— постоянная Авогадро. Все представленные в формуле величины нам уже известны. Кроме понятия молярной массы. Давайте выясним сущность этого понятия.
Молярная масса
Молярной массой называют массу 1 моля вещества, выраженного в граммах. Молярная масса обозначается
буквой М, единицей измерения является г/моль.
При выражении молярной массы вещества в граммах, она численно бывает равна его относительной молекулярной массе (если состоит из молекул). Для сравнения запишем (таблица 1):
Как видно из сравнений, молярная масса веществ по своей единице отличается от относительной молекулярной массы. То есть молярная масса – измеряемая величина.
Как видно из вышесказанного, понятие молярная масса применяется как к химическим элементам, так и к простым и сложным веществам с молекулярным и немолекулярным строением.
На основе количества вещества (моль) можно производить следующие вычисления. Если известно мольное количество вещества:
Закон Авогадро и молярный объём газов
Обратите внимание на рисунки. Почему, несмотря на разные массы газов, они занимают одинаковый объём?
В начале XIX века итальянский ученый Авогадро, проведя наблюдения над свойствами газов в различных условиях и проанализировав открытые прежде законы о газах (Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и др.) в 1811 году сформулировал новый закон о газах. Закон Авогадро звучит следующим образом: в равных объемах различных газов при одинаковых условиях (одинаковых температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул.
Итальянский ученый. В 1811 году им был открыт закон о газах, который впоследствии был назван его именем.
Мы уже знаем, что 1 моль любого вещества содержит молекул. Согласно закону Авогадро, можно утверждать, что одинаковое число молекул в 2 г водорода, 32 г кислорода, 28 г азота, 44 г углекислого газа занимает одинаковый объём.
Было вычислено, что при нормальных условиях объем 1 моля любого газа или смеси газов составляет примерно 22,4 л. Объем 1 моля газа при нормальных условиях (н.у.) называют молярным объемом данного газа, выраженным знаком 
. При измерении объема газа в литрах молярный объём составит 
Зависимость между количеством вещества и молярным объёмом газа можно выразить следующей формулой:
Здесь 
– количество вещества, 
– объём газа, 
– молярный объем.
На основе закона Авогадро и молярного объёма газов можно вычислить плотность газов при нормальных условиях и относительную плотность одного газа по отношению к другому газу. Плотность обозначается буквой 
её единица
измерения – 
Нормальные условия означают: температура 0°С, 1 атм давления 1атм — 101,3 кПа
Для вычисления плотности какого-либо газа X в нормальных условиях (н.у.), следует его молярную массу разделить на молярный объем:
Например, вычислим плотности кислорода и углекислого газа при нормальных условиях:
Плотность твёрдых и жидких веществ при н.у. вычисляется по формуле 
.
Для того, чтобы определить, масса какого из газов с одинаковыми объемами и при одинаковых условиях бывает тяжелее, пользуются понятием относительной плотности. Отношение плотностей различных газов при одинаковых условиях равно отношению их молярных масс. Относительная плотность обозначается буквой D и не имеет единицы измерения. Формула относительной плотности следующая:
Относительную плотность газов в большинстве случаев вычисляют по самому легкому газу – водороду и воздуху:
В таком случае, относительная плотность углекислого газа по водороду вычисляется следующим образом:
Так как средняя молярная масса воздуха, состоящего из смеси газов, примерно равна 29 г/моль, то формула его относительной плотности следующая:
Способы вычисления средней молярной массы газовой смеси
Здесь: 
и 
количество молей газов, 
и 
– молярные массы газов, 
и 
– объем газов в н.у., (
и 
– доля газов в объеме газовой смеси.
Среднюю молярную массу 1 моля смеси из двух различных газов можно вычислить по следующей формуле: 
.
При смешивании газов с одинаковыми молярными массами, которые при одинаковом давлении не вступают друг с другом в реакцию, плотность газовой смеси (при н.у.), а также их средняя молярная масса остаются неизменными. Например, при смешивании 
и 
При смешивании газов с различными молярными массами, при одинаковом давлении, средняя молярная масса (при н.у.) и плотность полученной газовой смеси приобретают значение между молярными массами и плотностями смешиваемых газов. Например, при смешивании 
и 
При добавлении газа с большей молярной массой в тот или иной газ при постоянном давлении плотность газовой смеси увеличивается, а при добавлении газа с меньшей молярной массой — уменьшается.
Закон объемных отношений
В химических реакциях соотношение объемов, вступающих в реакцию, и полученных газов равно соотношению их коэффициентов. Например:
(объёмное соотношение 2:1:2)
Численное соотношение объемов, молей и молекул газов равно друг другу.
Можно производить следующие вычисления по смесям:
3) Массовое соотношение двух газов: 
- Физические и химические явления
- Растворы в химии
- Периодический закон Д. И. Менделеева
- Химические связи
- Состав и строение веществ в химии
- Простые и сложные вещества в химии
- Химическая формула
- Относительная атомная и относительная молекулярная масса
В этой статье мы собираемся проанализировать, как найти массу из молей и молярной массы.
Найти массу из молей и молярной массы очень просто. Это можно сделать, используя приведенное ниже соотношение:
Где,
n = количество молей (моль)
m = масса в граммах (г)
M = молярная масса (г/моль)
Мы можем лучше понять это, решив несколько примеров:
Как найти массу из молей и молярной массы Примеры:
1. Рассчитайте массу О2, если молярная масса равна 10.2 моль.
Решение:
Молярная масса = O2 = 16×2 = 32 г/моль
n = 10.2 моль
m = n × M = 10.2 моль × 32 г/моль = 326.4 г
2. На пляже XYZ в песке много минералов. SiO2 был одним из них, который был оценен, и у него было 12.5 молей, так какова масса SiO2 ?
Решение:
Молярная масса = SiO2 = 28 + 16×2 = 60 г.
n = 12.5 моль
m = n × M = 12.5 моль × 60 г/моль = 750 г
3. Рассчитайте массу 7.86 моль Хлорид кальция?
Решение:
Мы знаем, что формула хлорида кальция CaCl2.
Молярная масса = CaCl2 = 40 + 35.45×2 = 110.90 г/моль
n = 7.86 моль
m = n × M = 7.86 моль × 110.90 г/моль = 871.674 г
4. Студент в лаборатории приготовил 6.8 моль KNO3 и использовал его для титрования, поэтому для проведения расчетов какова будет его масса?
Решение:
Молярная масса = KNO3 = 39 + 14 + 3×16 = 110 г/моль
n = 6.8 моль
m = n×M = 6.8 моль × 110 г/моль = 748 г
5. Рассчитайте массу FeCl3 с числом молей, равным 5.7 моля.
Решение:
Молярная масса = FeCl3 = 55.845 +35.453×3 = 162.204 г/моль
n = 5.7 моль
m = n × M = 5.7 × 162.204 = 924.562 г
6. Рассчитайте массу 2.7 молей сульфата бария.
Решение:
Молярная масса = BaSO4 = 137.33 + 32.06 + 64 = 233.39 г/моль
n = 2.7 моль
м = п × М = 2.7 × 233.39 = 630.153 г
7. Рассчитайте массу 3.98 моль хлорида стронция.
Решение:
Молярная масса = SrCl2 = 87.62 + 35.453 + 35.453 = 158.52 г/моль.
n = 3.98 моль
м = п × М = 3.98 × 158.52 = 630.90 г
8. Рассчитайте массу 4.32 моля фосфата аммония.
Решение:
Молярная масса = (NH4)3PO4 = 14.01 × 3 + 12 + 30.97 + 16 = 149.12 г/моль.
n = 4.32 моль
м = п × М = 4.32 × 149.12 = 644.198 г
9. Рассчитайте массу 3.7 молей нитрата магния.
Решение:
Молярная масса = Mg(NO3)2 = 24 + 2×14 + 6×16 = 148 г/моль
n = 3.7 моль
м = п × М = 3.7 × 148 = 547.6 г
10.Рассчитайте массу 4.24 моль гидроксида алюминия.
Решение:
Молярная масса = Al(OH)3 = 27 + 16×3 + 3 = 78 г/моль
n = 4.24 моль
m = n × M = 4.24 × 78 = 330.72 г
11. Рассчитайте массу 1.49 моль йодида свинца (II).
Решение:
Молярная масса = PbI2 = 207.2 + 253.80 = 461 г/моль
n = 1.49 моль
m = n × M = 1.49 × 461 = 686.89 г
12. Рассчитайте массу 5.34 молей карбоната магния.
Решение:
Молярная масса = МгСО3 = 24 +12 + 16×3 =84 г/моль
n = 5.34 моль
m = n×M = 5.34 + 84 = 448.56 г
13.Рассчитайте массу 6.136 молей мышьяковой кислоты.
Решение:
Молярная масса = H3AsO4 = 3 + 74.9 + 3×16 = 141.9 г/моль
n = 6.136 моль
m = n × M = 6.136 × 141.9 = 870.69 г
14. Рассчитайте массу 4.59 моль карбоната лития.
Молярная масса = Li2CO3 = 13.88 + 12 + 3×16 = 73.89 г/моль
n = 4.59 моль
m = n × M = 4.59 × 73.89 = 339.15 г
15. Рассчитайте массу 4.999 молей бытового отбеливателя.
Решение:
Молярная масса = NaOCl = 23 + 16 + 35.4 = 74.4 г/моль
n = 4.999 моль
m = n × M = 4.99 × 74.4 = 371.92 г
16. Рассчитайте массу 2.156 моль дихромата калия.
Решение:
Молярная масса = K2Cr2O7 = 78 + 104 + 112 = 294 г/моль
n = 2.156 моль
m = n × M = 2.156 × 294 = 633.96 г
Узнайте больше о: Как Чтобы найти молярную массу из молярности: подробное объяснение
Как рассчитать молярную массу без массы ?
Обычно наиболее распространенным методом нахождения молярной массы является использование формулы M = m/n, которая подробно обсуждалась в предыдущем разделе.
Используя метод коллигативных свойств, мы можем вычислить молярную массу, не вдаваясь в картину. Давайте проанализируем, как в следующем разделе:
Бензол используется для растворения вещества (неизвестного вещества, молярная масса которого должна быть оценена) и доводится до 1.55 % (% массы неизвестной смеси к бензолу). Температура кипения бензола повышается примерно на 2.3%.
Учитывая коллигативные свойства:
Фактическая температура кипения бензола = 80 градусов по Цельсию.
ΔT = изменение температура кипения (1.84 градуса) 80×0.023
I = Вант-Гофф (коэффициент), для бензола считается быть одним, поскольку это не электролит.
m = моляльность
K = константа для бензола (точка кипения) составляет около 2.53.
Теперь,
= 1.84/1× 2.53
m = 0.728 моль (неизвестно)/кг бензола
Мы взяли смесь 1.55%.
Таким образом, на 1.55 г раствора приходится 1.55% массы, что означает 100 г неизвестного вещества.
Следовательно, неизвестная молярная масса будет отношением:
Молярная масса = рассчитанная из бензольного метода/ 0.728 моль
Вам понадобится:
- молярная масса
- масса молекулы
- уравнение Менделеева-Клапейрона
- таблица Менделеева
#1
Если в сосуде находится смесь газов, то рассчитать объем этой смеси и давление не составит труда. Объем газа равен объему сосуда, так как газы имеют свойство заполнять всю предоставленную им емкость. Давление измеряют манометром. А вот как найти массу смеси газов? Задача легко решается, если известно процентное содержание газов в данной смеси. Например, пусть в сосуде находится 20% углекислого газа и 80% кислорода. Большинство заданий требует нахождение молярной массы вещества. Поэтому, для расчета молярной массы смеси понадобятся еще и относительные молекулярные массы присутствующих газов, найденные по таблице Менделеева. Для углекислого газа это число составляет 44, а для кислорода 32.
#2
Молярная масса смеси находится следующим образом, 44*0,2+32*0,8. Рассчитав таким образом молярную массу, можно решить задачу, как определить массу молекулы. Для ее нахождения нужно молярную массу газа разделить на постоянную Авогадро, численное значение которой Nа=6.3 моль-1. Чтобы рассчитать массу газа проделываем следующее математическое действие: массу одной молекулы умножаем на число молекул. Правда, надо еще уметь найти количество молекул каждого газа в сосуде. Можно поступить по-другому. Для того, как рассчитать массу газа, надо вспомнить уравнение Менделеева-Клапейрона PV = mRT/M.
#3
Преобразуя уравнение, можно получить расчетную формулу для нахождения массы газа m= PVM / RT, где М- молярная масса газа; R- универсальная газовая постоянная R=8,1 Дж/моль. К; Р – давление газа; Т – абсолютная температура; V – объем газа. В химии существует некоторая аналогия между смесью газов и раствором веществ. Ведь раствор – это такая же смесь, например воды и соли. Задаваясь вопросом, как найти массу раствора, приходим к следующему выводу. Нужно складывать массу воды и массу растворенной в ней соли. Точно так же, чтобы найти массу газовой смеси, нужно суммировать массы входящих в нее газов.
#4
На молекулярном уровне действует тот же принцип. Как найти относительную молекулярную массу какого-либо вещества? Необходимо складывать массы всех атомов, из которых строится молекула этого вещества. Относительные атомные массы всех химических элементов приведены в той же знаменитой таблице Менделеева. Их табличные значения надо округлять. Например, относительная атомная масса кислорода 16. Таким образом, для газов, жидкостей, и даже молекул нахождение общей массы сводится к суммированию масс компонентов, составляющих смесь или раствор. Этот принцип сложения получил название аддитивности масс.
Как определить молярную массу смеси газов?
Определите
молярную массу M смеси газов, образовавшуюся в результате смешения газа массой m1 и молярной массой M1 и газа массой m2 и молярной массой M2 .
Решение.
Давление
смеси по закону Дальтона равно сумме парциальных давлений.
Для
нахождения парциальных давления компонентов и давления смеси воспользуемся
уравнением Клапейрона-Менделеева. Учитывая, что после смешения газы находятся
при одинаковой температуре и занимают одинаковый объем имеем следующее.
Где
m = m1 + m2 – масса смеси.
Подставляя значения p1 , p2 и p в исходное уравнение, получаем.
.