Как найти молярный объем газа по водороду

Как найти молярный объем газа по водороду

Молярный объем газа


Молярный объем газа

4.3

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 502.

4.3

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 502.

Для того, чтобы узнать состав любых газообразных веществ необходимо уметь оперировать такими понятиями, как молярный объем, молярная масса и плотность вещества. В данной статье рассмотрим, что такое молярный объем, и как его вычислить?

Количество вещества

Количественные расчеты проводят с целью, чтобы в реальности осуществить тот или иной процесс или узнать состав и строение определенного вещества. Эти расчеты неудобно производить с абсолютными значениями массы атомов или молекул из-за того, что они очень малы. Относительные атомные массы также в большинстве случаев невозможно использовать, так как они не связаны с общепринятыми мерами массы или объема вещества. Поэтому введено понятие количество вещества, которое обозначается греческой буквой v (ню) или n. Количество вещества пропорционально числу содержащихся в веществе структурных единиц (молекул, атомных частиц).

Единицей количества вещества является моль.

моль – это такое количество вещества, которое содержит столько же структурных единиц, сколько атомов содержится в 12 г изотопа углерода.

Масса 1 атома равна 12 а. е. м., поэтому число атомов в 12 г изотопа углерода равно:

Na= 12г/12*1,66057*10в степени-24г=6,0221*10 в степени 23

Физическая величина Na называется постоянной Авогадро. Один моль любого вещества содержит 6,02*10 в степени 23 частиц.

Закон Авогадро

Рис. 1. Закон Авогадро.

Молярный объем газа

Молярный объем газа – это отношение объема вещества к количеству этого вещества. Эту величину вычисляют при делении молярной массы вещества на его плотность по следующей формуле:

Vm=M/p,

где Vm – молярный объем, М – молярная масса, а p – плотность вещества.

Рис. 2. Молярный объем формула.

В международной системе Си измерение молярного объема газообразных веществ осуществляется в кубических метрах на моль (м3 /моль)

Молярный объем газообразных веществ отличается от веществ, находящихся в жидком и твердом состоянии тем, что газообразный элемент количеством 1 моль всегда занимает одинаковый объем (если соблюдены одинаковые параметры).

Объем газа зависит от температуры и давления, поэтому при расчетах следует брать объем газа при нормальных условиях. Нормальными условиями считается температура 0 градусов и давление 101,325 кПа. Молярный объем 1 моля газа при нормальных условиях всегда одинаков и равен 22,41 дм3 /моль. Этот объем называется молярным объемом идеального газа. То есть, в 1 моле любого газа (кислород, водород, воздух) объем равен 22,41 дм3 /м.
Молярный объем газа при нормальных условиях

Рис. 3. Молярный объем газа при нормальных условиях.

Таблица «молярный объем газов»

В следующей таблице представлен объем некоторых газов:

Газ Молярный объем, л
H2 22,432
O2 22,391
Cl2 22,022
CO2 22,263
NH3 22,065
SO2 21,888
Идеальный 22,41383

Заключение

Что мы узнали?

Молярный объем газа, изучаемый по химии (8 класс) наряду с молярной массой и плотностью являются необходимыми величинами для определения состава того или иного химического вещества. Особенностью молярного газа является то, что в одном моле газа всегда содержится одинаковый объем. Этот объем называется молярным объемом газа.

Тест по теме

Доска почёта

Доска почёта

Чтобы попасть сюда – пройдите тест.

  • Аэлита Коробка

    5/5

  • Александр Котков

    5/5

  • Настя Бабич

    5/5

  • Александр Котков

    5/5

Оценка доклада

4.3

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 502.

А какая ваша оценка?

Источник

Моля́рный объём Vm — отношение объёма вещества к его количеству, численно равен объёму одного моля вещества. Термин «молярный объём» может быть применён к простым веществам, химическим соединениям и смесям. В общем случае он зависит от температуры, давления и агрегатного состояния вещества. Молярный объём также можно получить делением молярной массы M вещества на его плотность ρ: таким образом, Vm = V/n = M/ρ. Молярный объём характеризует плотность упаковки молекул в данном веществе. Для простых веществ иногда используется термин атомный объём[1].

В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения молярного объёма является кубический метр на моль (русское обозначение: м3/моль; международное: m3/mol).

Молярный объём смеси[править | править код]

Для смеси веществ, при расчёте молярного объёма, количеством вещества считают сумму количеств всех веществ, составляющих смесь. Если известна плотность смеси ρc, мольные доли компонентов xi и их молярные массы Mi, молярный объём смеси можно найти как отношение средней молярной массы смеси (суммы молярных масс её компонентов, умноженных на их мольные доли) к плотности смеси.

{displaystyle V_{rm {m}}={frac {V}{sum n_{i}}}={frac {overline {M}}{rho _{mathrm {c} }}}={frac {displaystyle sum _{i=1}^{N}x_{i}M_{i}}{rho _{mathrm {c} }}}.}

Молярный объём газов[править | править код]

Согласно закону Авогадро, одинаковые количества газов при одинаковых условиях занимают одинаковый объём. Молярный объём идеального газа рассчитывается по формуле, выводящейся из уравнения состояния идеального газа

{displaystyle V_{rm {m}}={frac {RT}{P}}},

где T — термодинамическая температура, P — давление, R = 8,314 462 618 153 24 (точно) м3⋅Па⋅К−1⋅моль−1 — универсальная газовая постоянная.

При стандартных условиях (T = 273,15 K (0 °C), P = 101 325 Па) молярный объём идеального газа Vm = 22,413 969 545… л/моль[2][3]. Молярные объёмы идеального газа при других давлениях и температурах, часто принимаемых в качестве стандартных:

Vm = 24,465 403 697… л/моль (T = 298,15 K (25 °C), P = 101 325 Па),
Vm = 22,710 954 641… л/моль (T = 273,15 K (0 °C), P = 100 000 Па)[4],
Vm = 24,789 570 296… л/моль (T = 298,15 K (25 °C), P = 100 000 Па).
Молярные объёмы реальных газов[5]

Газ Vm, л/моль Газ Vm, л/моль
He 22,426 CO 22,408
Ne 22,428 CO2 22,262
Ar 22,394 N2O 22,260
Kr 22,388 SO2 21,889
Xe 22,266 CH4 22,376
H2 22,430 C2H6 22,176
O2 22,393 C2H4 22,255
N2 22,404 C2H2 22,157

Молярные объёмы реальных газов в той или иной степени отличаются от молярного объёма идеального газа, однако во многих случаях для практических вычислений отклонениями от идеальности можно пренебречь. Различие молярных объёмов идеального и реального газа связано в первую очередь с силами притяжения между молекулами и с конечным объёмом молекулы реального газа; в связи с этим, уравнение состояния реального газа с большей точностью описывается не формулой Менделеева — Клапейрона (уравнением состояния идеального газа), а формулой Ван-дер-Ваальса:

{displaystyle left(P+{frac {a}{V_{m}^{2}}}right)(V_{m}-b)=RT.}

В таблице справа приведены молярные объёмы некоторых реальных газов (T = 273,15 K (0 °C), P = 101 325 Па)[5]. Видно, что для газов с относительно большими молекулами (двуокись серы, углеводороды) молярный объём несколько меньше молярного объёма идеального газа (22,414 л/моль в указанных условиях); для газов с маленькими молекулами (гелий, неон, водород) молярный объём несколько больше «идеального».

С молярным объёмом идеального газа связана постоянная Лошмидта NL — количество молекул идеального газа в единице объёма при стандартных условиях:

{displaystyle N_{text{L}}={frac {N_{text{A}}}{V_{m}}}.}

Молярный объём кристаллов[править | править код]

Объём Vя элементарной ячейки кристалла можно вычислить из параметров кристаллической структуры, которые определяются с помощью рентгеноструктурного анализа. Объём ячейки связан с молярным объёмом следующим образом:

Vm = VяNA/Z,

где Z — количество формульных единиц в элементарной ячейке.

Значения молярного объёма химических элементов[править | править код]

Ниже приведены значения молярного (атомного) объёма простых веществ в см3/моль (10−6 м3/моль, 10−3 л/моль) при нормальных условиях либо (для элементов, газообразных при н.у.) при температуре конденсации и нормальном давлении.

Группа I A (1) II A (2) III B (3) IV B (4) V B (5) VI B (6) VII B (7) VIII B (8) VIII B (9) VIII B (10) I B (11) II B (12) III A (13) IV A (14) V A (15) VI A (16) VII A (17) VIII A (18)
Период
1 H
14,0 		He
31,8
2 Li
13,1 		Be
5 		B
4,6 		C
5,3 		N
17,3 		O
14 		F
17,1 		Ne
16,8
3 Na
23,7 		Mg
14 		Al
10 		Si
12,1 		P
17 		S
15,5 		Cl
18,7 		Ar
24,2
4 K
45,3 		Ca
29,9 		Sc
15 		Ti
10,6 		V
8,35 		Cr
7,23 		Mn
7,39 		Fe
7,1 		Co
6,7 		Ni
6,6 		Cu
7,1 		Zn
9,2 		Ga
11,8 		Ge
13,6 		As
13,1 		Se
16,5 		Br
23,5 		Kr
32,2
5 Rb
55,9 		Sr
33,7 		Y
19,8 		Zr
14,1 		Nb
10,8 		Mo
9,4 		Tc
8,5 		Ru
8,3 		Rh
8,3 		Pd
8,9 		Ag
10,3 		Cd
13,1 		In
15,7 		Sn
16,3 		Sb
18,4 		Te
20,5 		I
25,7 		Xe
42,9
6 Cs
70 		Ba
39 		* Hf
13,6 		Ta
10,9 		W
9,53 		Re
8,85 		Os
8,43 		Ir
8,54 		Pt
9,1 		Au
10,2 		Hg
14,8 		Tl
17,2 		Pb
18,3 		Bi
21,3 		Po
22,7 		At
н/д 		Rn
н/д
7 Fr
н/д 		Ra
45 		** Rf
н/д 		Db
н/д 		Sg
н/д 		Bh
н/д 		Hs
н/д 		Mt
н/д 		Ds
н/д 		Rg
н/д 		Cn
н/д 		Nh
н/д 		Fl
н/д 		Mc
н/д 		Lv
н/д 		Ts
н/д 		Og
н/д
Лантаноиды * La
22,5 		Ce
21 		Pr
20,8 		Nd
20,6 		Pm
19,96 		Sm
19,9 		Eu
28,9 		Gd
19,9 		Tb
19,2 		Dy
19 		Ho
18,7 		Er
18,4 		Tm
18,1 		Yb
24,8 		Lu
17,8
Актиноиды ** Ac
22,54 		Th
19,8 		Pa
15 		U
12,5 		Np
21,1 		Pu
12,12 		Am
20,8 		Cm
18,28 		Bk
16,8 		Cf
16,5 		Es
н/д 		Fm
н/д 		Md
н/д 		No
н/д 		Lr
н/д

См. также[править | править код]

  • Число Авогадро
  • Удельный объём
  • Молярная масса
  • Молярная теплоёмкость

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Для молекулярных кристаллов простых веществ молярный объём, определяемый через 1 моль молекул, не равен атомному объёму, поскольку количество атомов не равно количеству молекул. В этих случаях необходимо уточнять, относится ли указанная величина к молекулярному или к атомному молярному объёму. Так, атомный молярный объём иода (кристаллы, состоящие из двухатомных молекул I2) вдвое меньше молекулярного молярного объёма.
  2. ↑ CODATA Value: molar volume of ideal gas (273.15 K, 101.325 kPa). Дата обращения: 17 ноября 2022.
  3. ↑ После изменения определений основных единиц СИ в 2019 году универсальная газовая константа стала не измеряемой, а определяемой (точно фиксированной) величиной, будучи произведением точно фиксированных величин — постоянной Больцмана и постоянной Авогадро. Это же относится и к стандартному молярному объёму.
  4. ↑ CODATA Value: molar volume of ideal gas (273.15 K, 100 kPa). Дата обращения: 17 ноября 2022.
  5. ↑ 1 2 Battino R. The Ostwald coefficient of gas solubility (англ.) // Fluid Phase Equilibria. — 1984. — Vol. 15, no. 3. — P. 231—240. — ISSN 0378-3812. — doi:10.1016/0378-3812(84)87009-0. [исправить]; Table 2.
Источник

Молекулы вступают в реакцию в определённых соотношениях, и это описывают химические реакции. Например, из этого уравнения

2Н2 + О2 = 2Н2О

видно, что в реакции приняли участие 2 молекулы водорода и 1 молекула кислорода, образовав при этом 2 молекулы воды. Но молекула так малы, что увидеть их невозможно, и уж тем более нельзя взять их в руки. Поэтому в учебнике химии и появляется понятие моль – количество вещества, в котором содержится число Авогадро частиц (6,02*10 в двадцать третьей степени). Рядом с этим понятием стоит другое – молярная масса, то есть масса 1 моля частиц. Молярная масса совпадает с атомной или молекулярной, рассчитывается по таблице Менделеева и выражается в граммах на моль (г/моль).

Фото: pixabay.com
Фото: pixabay.com

Но мы прекрасно знаем, что не все вещества в обычных условиях находятся в твёрдом или жидком состоянии. Например, кислород, азот, хлор, неон – это газы. Резонно спросить: а как же их взвешивать? На этот случай химии для 8 класса припасено ещё одно понятие – молярный объём.

Что такое молярный объём

Тут следует запомнить, что в обычных условиях 1 моль любого газа занимает одинаковый объём. То есть молярный объём – это объём 1 моля любого газа. Сейчас советую на всякий случай вспомнить, что в 1 моле любого вещества (в том числе газа) содержится число Авогадро частиц. Старайтесь не забывать об этом факте.

Теперь надо обязательно упомянуть следующее. Все знают, что при изменении температуры и давления объём газов меняется. Так вот чтобы все расчёты вести правильно, то есть в одинаковых условиях, говорят о нормальных условиях: температуре 0 градусов Цельсия и давлении в 1 атмосферу (или 101,3 кПа). Это нужно просто запомнить:

нормальные условия в химии: температура – 0 градусов Цельсия, давление – 1 атм.

Экспериментально было доказано, что в нормальные условиях 1 моль любого газа занимает объем 22,4 литра.

То есть молярный объём любого газа в н.у. составляет 22,4 л/моль.

И это число тоже нужно запомнить! Оно даже важнее, чем сами нормальные условия, потому используется это число в решениях по химии намного чаще, чем н.у. (нормальные условия).

Как найти молярный объём

Очень просто. Если молярную массу для каждого вещества нужно рассчитывать по таблице Менделеева, то

молярный объём для всех газов одинаков.

Пример 1.

Молярная масса воды Н2О 18 г/моль (2*1+16, всё берем из периодической таблицы), молярная масса оксида кальция СаО 56 г/моль (40+16), молярная масса серной кислоты Н2SO4 98 г/моль (2*1+32+4*16).

Зато в нормальных условиях молярный объём кислорода О2 22,4 л/моль, молярный объём фтора P2 22,4 л/моль, молярный объём ксенона 22,4 г/моль. Приятно, не правда ли?

Другое дело, если речь идёт о химических реакциях. Но для начала просто потренируемся с цифрами.

Пример 2.

Определите объём, который занимают 10 моль кислорода в н.у.

Решение:

Молярный объём кислорода 22,4 л/моль, то есть 1 моль занимает 22,4 л. Следовательно, 10 моль будут занимать в 10 раз больше 22,4*10=224 литра. Это и есть ответ: 10 моль кислорода займут объём 224 литра.

Пример 3.

Известно, что неон в н.у. занял объём 5,6 литра. В каком количестве взят неон (в молях)?

Решение:

1 моль занимает объём 22,4 литра, а вот неизвестное число моль заняло объём 5,6 литра. Можно составить пропорцию:

1 моль – 22,4 литра

Х моль – 5,6 литра

Отсюда Х=1*5,6/22,4=0,25. Значит ответ такой: неон взяли в количестве 0,25 моль.

Пример 4.

Это уже расчёт по химической реакции, поэтому будьте внимательны. Итак, хлор прореагировал с водородом с образованием хлорида водорода:

Н2 + Cl2 = 2HCl

Для реакции взяли 11,2 литра водорода. Сколько понадобилось хлора (н.у.)?

Решение:

Посмотрим, сколько нам дано водорода по условию задачи. 1 моль водорода занимает объём 22,4 литра. Но у нас всего 11,2 литра водорода, то есть Х моль. Составим пропорцию:

1 моль – 22,4 литра

Х моль – 11,2 литра

Отсюда Х=1*11,2/22,4=0,5 моль водорода. Значит, по условию задачи у нас водорода 0,5 моль.

Из уравнения химической реакции Н2 + Cl2 = 2HCl видно, что нам нужно по 1 молю водорода и хлора (об этом говорят коэффициенты в уравнении). То есть, 1 моль водорода реагирует с 1 молем хлора. Но нам дали всего 0,5 моль водорода, сколько нам нужно хлора? Составим ещё одну пропорцию:

1 моль водорода реагирует с 1 молем хлора

0,5 моль водорода реагирует с Х молями хлора.

Отсюда получаем: Х=0,5*1/1=0,5 моль. Таким образом, нам нужно 0,5 моль хлора. А это количество занимает объём 22,4*0,5=11,2 литра.

Ответ: понадобилось 11,2 литра хлора.

В следующий раз мы научимся делать расчёты по реакциям, в которых участвуют и твёрдые вещества, и газы, то есть одновременно будем использовать молярную массу и молярный объём.

Пишите, пожалуйста, в комментариях, что осталось непонятным, и я обязательно дам дополнительные пояснения. Жалуйтесь на сложности в изучении школьного курса и говорите, что вас испугало в учебнике химии. И тогда следующая статья будет рассказывать именно об этой проблеме.

Источник

В равных объемах
различных газов при одинаковых условиях
(температуре и давлении) содержится
одинаковое число молекул (атомов).

Следствия из
закона Авогадро.

1. При одинаковых
условиях 1 моль любого газа занимает
одинаковый объем.

При н.у.
один моль любого газа занимает объем,
равный 22,4 литра. Этот объем называется
молярным объемомгаза (Vm
= 22,4 л/моль)

Молярный объем
можно вычислить, если известна масса 1
л газа. При н.у., т.е. Т0=273 К и давлении
Р0=101325 Па, 1 л водорода имеет массу
0,09 г, молярная масса его равна 1,008∙2=2,016
г/моль.

Тогда объем,
занимаемый 1 моль водорода равен:

Молярный объем
(Vm) –
это отношение объема газообразного
вещества к количеству этого вещества:

V–
объем вещества , л

ν – количество
газообразного вещества, моль.

Vm= 22,4 л/моль

2. Отношение масс
равных объемов различных газов при
одинаковых условиях равно отношению
их молярных масс.

где m1,m2– массы первого
и второго газов,

М1, М2– молярные массы первого и второго
газов.

Отношение m1/m2– называетсяотносительной плотностьюи обозначается D.

Тогда:

,
а М1 = DМ2

относительную
плотность газа обычно вычисляют по
отношению к водороду или воздуху.

,
М1=2D

,
М1=29D

Задача. Какой
объем займет при нормальных условиях
оксид углерода (IV)
массой 22 г?

Дано: m(CO2)
=22г.

Найти: V(СО2).

Решение:
1.Определяем количество вещества оксида
углерода (IV):

,

2. Находим объем
СО2:

V=νVm,
V( CO2)=0,5
моль∙22,4 л/моль =11,2 л

Ответ: V(CO2)
= 11,2 л.

Задача. Определите
плотности иодоводорода по водороду и
по воздуху.

Дано: М(НI)=127,9
г/моль

М(Н2)=2
г/моль

М(возд)=29 г/моль

Найти:

Решение: определяем
относительную плотность (HI)
иодоводорода по водороду:

Находим
относительную плотность иодоводорода
по воздуху:

Ответ:

Уравнение Менделеева
– Клапейрона широко используется для
определения молярной массы не только
газов, но и всех веществ, переходящих
при нагревании (без разложения) в
газообразное состояние.

Молярные массы,
определенные этими способами не вполне
точны, потому что рассмотренные газовые
законы и уравнение Менделеева –
Клапейрона строго справедливы лишь при
очень малых давлениях и высоких
температурах.

Определение молярной массы газа.

Для определения
относительной молекулярной массы
газообразного вещества М(r)(безразмерная величина) находят численно
равную ей молярную массу М (выражается
в СИ в кг/моль или г/моль). Экспериментальное
определение молярной массы газообразного
или парообразного вещества основано
на применении закона Авогадро и следствий
из него.

1. Определение молярной массы газа по относительной плотности к другому газу.

где D– относительная плотность;

М1, М2– молярные массы газов.

Тогда

М1
= DМ2

Если второй газ
водород, М(Н2) = 2 г/моль, то формула
для расчета молярных масс принимает
вид (М(н2)=2,0158 г/моль):

М = 2D(н2)

Если второй газ
воздух (М(возд)=29 г/моль), то уравнение
для расчета молярных масс:

М
= 29Dвозд

2. Определение
молярной массы газа по молярному объёму
газа.

или

P0,V0,T0– давление, объём и температура

газа при н.
у.

P,V,T- давление,
объём и температура газа при заданных
условиях.

Зная массу
(m) газа и его объём (V0)
рассчитывают массу 22,4 л, газа равную
молярной массе.

m–V0

M– 22,4

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
Источник

ПОИСК

 [c.213]    Распространенной ошибкой абитуриентов является использование молярного объема газов при нормальных условиях (22,4 л/моль) для решения задач, в условиях которых не говорится, что объемы газов измерены при н.у.

 [c.213]

    Один моль любого газа при данных условиях занимает один и тот же объем. Этот объем называется молярным объемом газа. Он равен отношению объема газа к его количеству вещества  [c.

Давление газа

Давление газа — важная величина, имеющая не только теоретическое, но и практическое значение. Рассмотрим формулу давления газа, используемую в молекулярной физике, с пояснениями, необходимыми для лучшего понимания.

Для составления формулы придется сделать некоторые упрощения. Молекулы представляют собой сложные системы, имеющие многоступенчатое строение. Для простоты рассмотрим газовые частицы в определенном сосуде как упругие однородные шарики, не взаимодействующие друг с другом (идеальный газ).

Скорость движения минимальных частиц также будем считать одинаковой. Введя такие упрощения, не сильно меняющие истинное положение, можно вывести такое определение: давление газа — это сила, которую оказывают удары молекул газа на стенки сосудов.

При этом, учитывая трехмерность пространства и наличие двух направлений каждого измерения, можно ограничить количество структурных единиц, воздействующих на стенки, как 1/6 часть.

Таким образом, сведя воедино все эти условия и допущения, можем вывести формулу давления газа в идеальных условиях.

Формула выглядит так:

где P — давление газа,

где P — давление газа,

n — концентрация молекул,

K — постоянная Больцмана (1,38×10-23),

Ek — кинетическая энергия молекул газа.

Существует еще один вариант формулы:

Видео

Молярный объем газа

Молярный объем газа – это отношение объема вещества к количеству этого вещества. Эту величину вычисляют при делении молярной массы вещества на его плотность по следующей формуле:

Vm=M/p,

где Vm – молярный объем, М – молярная масса, а p – плотность вещества.

Рис. 2. Молярный объем формула.

Рис. 2. Молярный объем формула.

В международной системе Си измерение молярного объема газообразных веществ осуществляется в кубических метрах на моль (м3 /моль)

Молярный объем газообразных веществ отличается от веществ, находящихся в жидком и твердом состоянии тем, что газообразный элемент количеством 1 моль всегда занимает одинаковый объем (если соблюдены одинаковые параметры). Объем газа зависит от температуры и давления, поэтому при расчетах следует брать объем газа при нормальных условиях. Нормальными условиями считается температура 0 градусов и давление 101,325 кПа. Молярный объем 1 моля газа при нормальных условиях всегда одинаков и равен 22,41 дм3 /моль. Этот объем называется молярным объемом идеального газа. То есть, в 1 моле любого газа (кислород, водород, воздух) объем равен 22,41 дм3 /м.

Рис. 3. Молярный объем газа при нормальных условия

Рис. 3. Молярный объем газа при нормальных условиях.

Число молекул

Определить количество частиц, содержащееся в данной массе вещества, проще всего при помощи следующей формулы:

Отсюда выходит, что число молекул равняется:

Отсюда выходит, что число молекул равняется:

То есть необходимо прежде всего определить количес

То есть необходимо прежде всего определить количество вещества, приходящееся на определенную массу. Затем оно умножается на число Авогадро, в результате чего получаем количество структурных единиц. Для соединений подсчет ведется суммированием атомного веса компонентов. Рассмотрим простой пример:

Определим количество молекул воды в 3 граммах. Формула воды (H2O) содержит два атома водорода и один кислорода. Общий атомный вес минимальной частицы воды составит: 1+1+16 = 18 г/моль.

Количество вещества в 3 граммах воды:

3:18= 1/6.

Число молекул:

1/6 × 6 × 1023 = 1023.

Молярный объем кристаллов

Объем Vя элементарной ячейки кристалла вычисляют с помощью характеристик кристаллической структуры, которые определяют на основании результатов рентгеноструктурного анализа.

Формула 

Зависимость между объемом ячейки и молярным объемом:

Vm=VяNA/Z

где Z — определяет, сколько формульных единиц в элементарной ячейке.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание При полном сгорании на воздухе 7,4 г кислородсодержащего органического соединения образовалось 6,72 л (н.у.) углекислого газа и 5,4 мл воды. Выведите формулу этого соединения. Решение Составим схему реакции сгорания органического соединения обозначив количество атомов углерода, водорода и кислорода за «x», «у»и «z» соответственно:

CxHyOz+ Oz→CO2 + H2O

Определим массы элементов, входящих в состав этого вещества. Значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел: Ar(C) = 12 а.е.м., Ar(H) = 1 а.е.м., Ar(O) = 16 а.е.м.

m(C) = n(C)×M(C) = n(CO2)×M(C) = [V(CO2) / Vm]×M(C);

m(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H2O)×M(H) = [2×m(H2O) / M(H2O)]×M(H);

m(H) =[2×V(H2O)×M(H) / M(H2O)×1 (г/мл)]

Рассчитаем молярные массы углекислого газа и воды. Как известно, молярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (M = Mr):

M(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 г/моль;

M(H2O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 г/моль

Тогда,

m(C) = [6,72 / 22,4]×12 = 3,6 г;

m(H) = [2×5,4 ×1 / 18 ×1 (г/мл)] = 0,6 г

m(O) = m(CxHyOz) – m(C) – m(H) = 7,4 – 3,6 – 0,6 = 3,2 г

Определим химическую формулу соединения:

x:y:z = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O);

x:y:z= 3,6/12 :0,6/1 :3,2/16;

x:y:z= 0,3 : 0,6 : 0,2 = 1,5: 3 : 1 = 3 : 6 : 2

Значит простейшая формула соединения C3H6O2и молярную массу 64 г/моль [M(C3H6O2) = 3×Ar(C) + 6×Ar(H) + 2×Ar(O);M(C3H6O2) = = 3×12 + 6×1 + 2×16 ;M(C3H6O2) = 26 + 6 + 32 = 64 / моль]. Ответ C3H6O2

ПРИМЕР 2

Задание Какова молекулярная формула спирта, если массовые отношения m(C):m(H):m(O) = 3:1:4 и относительная молекулярная масса Mr = 32? Решение Для того, чтобы узнать, в каких отношениях находятся химические элементы в составе молекулы необходимо найти их количество вещества. Известно, что для нахождения количества вещества следует использовать формулу:

n = m / M

Найдем молярные массы углерода, водорода и кислорода (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Известно, что M = Mr, значит M(C) = 12 г/моль, М(H) = 1 г/моль, а M(O) = 16г/моль.

Тогда, количество вещества этих элементов равно:

n (C) = m (C) / M (C);

n (C) = 3 / 12 = 0,25 моль

n (H) = m (H) / M (H);

n (H) = 1 / 1 = 1моль

n (O) = m (O) / M (O);

n (O) = 4 / 16 = 0,25 моль

Найдем мольное отношение:

n(C) :n(H):n(O) = 0,25 : 1 : 0, 25 = 1 :4 : 1,

т.е. формула соединения спирта имеет вид CH3OH. Это метанол Ответ CH3OH

Теги

Источник

Добавить комментарий