Trouver le volume molaire. Volume d'une mole de gaz dans des conditions normales

Volume molaire de gaz égal au rapport volume de gaz à la quantité de substance de ce gaz, c'est-à-dire

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

où V m est le volume molaire de gaz - constante pour tout gaz dans des conditions données ;

V(X) – volume de gaz X ;

n(X) – quantité de substance gazeuse X.

Volume molaire de gaz à conditions normales(pression normale p n = 101 325 Pa ≈ 101,3 kPa et température T n = 273,15 K ≈ 273 K) est V m = 22,4 l/mol.

Lois des gaz parfaits

Dans les calculs impliquant des gaz, il est souvent nécessaire de passer de ces conditions aux conditions normales ou vice versa. Dans ce cas, il convient d'utiliser la formule issue de la loi combinée des gaz de Boyle-Mariotte et Gay-Lussac :

pV / T = p n V n / T n

Où p est la pression ; V-volume ; T - température sur l'échelle Kelvin ; l'indice « n » indique des conditions normales.

Fraction volumique

La composition des mélanges gazeux est souvent exprimée en utilisant la fraction volumique - le rapport entre le volume d'un composant donné et le volume total du système, c'est-à-dire

φ(X) = V(X) / V

où φ(X) - fraction volumique composant X ;

V(X) - volume du composant X ;

V est le volume du système.

La fraction volumique est une quantité sans dimension ; elle est exprimée en fractions d'unité ou en pourcentage.

Exemple 1. Quel volume occupera l'ammoniac pesant 51 g à une température de 20°C et une pression de 250 kPa ?

Exemple 2. Déterminez le volume qu'occupera un mélange gazeux contenant de l'hydrogène, pesant 1,4 g, et de l'azote, pesant 5,6 g, dans des conditions normales.

Loi des relations volumétriques

Comment résoudre un problème en utilisant la « Loi des relations volumétriques » ?

Loi des rapports de volume : Les volumes de gaz impliqués dans une réaction sont liés les uns aux autres sous forme de petits nombres entiers égaux aux coefficients de l'équation de réaction.

Les coefficients dans les équations de réaction montrent les nombres de volumes de réaction et formés substances gazeuses.

Exemple. Calculez le volume d'air nécessaire pour brûler 112 litres d'acétylène.

1. Nous composons l'équation de réaction :

2. Sur la base de la loi des relations volumétriques, nous calculons le volume d'oxygène :

112/2 = X/5, d'où X = 112 5/2 = 280l

3. Déterminez le volume d'air :

V(air) = V(O 2) / φ(O 2)

V(air) = 280 / 0,2 = 1400 l.

P1V1=P2V2, ou, ce qui revient au même, PV=const (loi de Boyle-Mariotte). À pression constante Le rapport volume/température reste constant : V/T=const (loi de Gay-Lussac). Si on fixe le volume, alors P/T=const (loi de Charles). La combinaison de ces trois lois donne une loi universelle qui stipule que PV/T=const. Cette équation a été établi physicien français B.Clapeyron en 1834.

La valeur de la constante est déterminée uniquement par la quantité de substance gaz. DI. Mendeleïev a dérivé une équation pour une taupe en 1874. C'est donc la valeur de la constante universelle : R=8,314 J/(mol∙K). Donc PV=RT. Dans le cas d'une quantité arbitraire gazνPV = νRT. La quantité d'une substance elle-même peut être trouvée de la masse à la masse molaire : ν=m/M.

La masse molaire est numériquement égale à la masse moléculaire relative. Ce dernier peut être trouvé dans le tableau périodique ; il est généralement indiqué dans la cellule de l'élément . Le poids moléculaire est égal à la somme poids moléculaireséléments qui y sont inclus. Dans le cas d'atomes de valences différentes, un indice est requis. Sur à mer, M(N2O)=14∙2+16=28+16=44 g/mol.

Conditions normales pour les gaz à On suppose généralement que P0 = 1 atm = 101,325 kPa, température T0 = 273,15 K = 0°C. Vous pouvez maintenant trouver le volume d'une taupe gaz à normale conditions: Vm=RT/P0=8,314∙273,15/101,325=22,413 l/mol. Ce valeur tabulaire est le volume molaire.

Dans des conditions normales conditions quantité par rapport au volume gaz au volume molaire : ν=V/Vm. Pour arbitraire conditions vous devez utiliser directement l'équation de Mendeleev-Clapeyron : ν=PV/RT.

Ainsi, pour trouver le volume gaz à normale conditions, vous avez besoin de la quantité de substance (nombre de moles) de ce gaz multiplier par le volume molaire égal à 22,4 l/mol. Opération inverse vous pouvez trouver la quantité d'une substance à partir d'un volume donné.

Pour trouver le volume d'une mole d'une substance dans un solide ou état liquide, trouvez sa masse molaire et divisez par sa densité. Une mole de n'importe quel gaz dans des conditions normales a un volume de 22,4 litres. Si les conditions changent, calculez le volume d'une mole à l'aide de l'équation de Clapeyron-Mendeleev.

Vous aurez besoin

• Tableau périodique de Mendeleev, tableau de densité des substances, manomètre et thermomètre.

Instructions

Détermination du volume d'une taupe ou d'un solide
Définir formule chimique solide ou liquide étudié. Ensuite, en utilisant tableau périodique Trouver Mendeleïev masses atomiqueséléments inclus dans la formule. Si l’un d’entre eux est inclus dans la formule plus d’une fois, multipliez sa masse atomique par ce nombre. Additionnez les masses atomiques et obtenez la masse moléculaire qui la compose solide ou liquide. Elle sera numériquement égale à la masse molaire mesurée en grammes par mole.

À l'aide du tableau des densités des substances, trouvez cette valeur pour le matériau du corps ou du liquide étudié. Après cela, divisez la masse molaire par la densité de la substance, mesurée en g/cm³ V=M/ρ. Le résultat est le volume d'une mole en cm³. Si la substance reste inconnue, il sera impossible d’en déterminer le volume d’une mole.

: V = n*Vm, où V est le volume de gaz (l), n est la quantité de substance (mol), Vm est le volume molaire de gaz (l/mol), à la normale (norme) est une valeur standard et est égal à 22,4 l/mol. Il arrive que dans un état il n'y ait pas de quantité d'une substance, mais qu'il y ait une masse une certaine substance, alors nous faisons ceci : n = m/M, où m est la masse de la substance (g), M est masse molaire substances (g/mol). On retrouve la masse molaire à l'aide du tableau de D.I. Mendeleev : sous chaque élément se trouve sa masse atomique, additionnez toutes les masses et obtenez ce dont nous avons besoin. Mais de telles tâches sont assez rares, généralement présentes dans les tâches. La solution à ces problèmes change légèrement. Regardons un exemple.

Quel volume d'hydrogène sera libéré dans des conditions normales si de l'aluminium pesant 10,8 g est dissous dans un excès d'acide chlorhydrique.

Si nous avons affaire à un système de gaz, alors la formule suivante est valable : q(x) = V(x)/V, où q(x)(phi) est la fraction du composant, V(x) est le volume de le composant (l), V – volume du système (l). Pour trouver le volume d'un composant, on obtient la formule : V(x) = q(x)*V. Et s’il faut trouver le volume du système, alors : V = V(x)/q(x).

Veuillez noter

Il existe d'autres formules pour trouver le volume, mais si vous avez besoin de trouver le volume d'un gaz, seules les formules données dans cet article conviennent.

Sources :

• "Manuel de Chimie", G.P. Khomchenko, 2005.
• comment trouver la quantité de travail
• Trouver le volume d'hydrogène lors de l'électrolyse d'une solution de ZnSO4

Un gaz parfait est un gaz dans lequel l’interaction entre les molécules est négligeable. Outre la pression, l’état d’un gaz est caractérisé par la température et le volume. Les relations entre ces paramètres se reflètent dans les lois des gaz.

Instructions

La pression d'un gaz est directement proportionnelle à sa température, à la quantité de substance, et inversement proportionnelle au volume du récipient occupé par le gaz. Le coefficient de proportionnalité est la constante universelle des gaz R, approximativement égale à 8,314. Elle se mesure en joules divisés par des taupes et par .

Cette position forme la dépendance mathématique P=νRT/V, où ν est la quantité de substance (mol), R=8,314 est la constante universelle des gaz (J/mol K), T est la température du gaz, V est le volume. La pression est exprimée en . Elle peut être exprimée par et , avec 1 atm = 101,325 kPa.

La dépendance considérée est une conséquence de l'équation de Mendeleev-Clapeyron PV=(m/M) RT. Ici m est la masse du gaz (g), M est sa masse molaire (g/mol) et la fraction m/M donne la quantité totale de substance ν, ou le nombre de moles. L'équation de Mendeleev-Clapeyron est valable pour tous les gaz pouvant être considérés. C'est la loi physique des gaz.

Les gaz sont les plus objet simple pour la recherche, c'est pourquoi leurs propriétés et leurs réactions entre les substances gazeuses ont été étudiées de manière plus approfondie. Pour nous permettre de mieux comprendre les règles de décision tâches de calcul,basé sur des équations réactions chimiques, il convient de considérer ces lois au tout début de l'étude systématique de la chimie générale

Le scientifique français J.L. Gay-Lussac a fait la loi relations volumétriques :

Par exemple, 1 litre de chlore se connecte avec 1 litre d'hydrogène , formant 2 litres de chlorure d'hydrogène ; 2 l d'oxyde de soufre (IV) se connecter avec 1 litre d'oxygène, formant 1 litre d'oxyde de soufre (VI).

Cette loi a permis au scientifique italien supposons que les molécules de gaz simples ( hydrogène, oxygène, azote, chlore, etc. ) se composent de deux atomes identiques . Lorsque l’hydrogène se combine au chlore, leurs molécules se décomposent en atomes et ces derniers forment des molécules de chlorure d’hydrogène. Mais comme deux molécules de chlorure d'hydrogène sont formées d'une molécule d'hydrogène et d'une molécule de chlore, le volume de cette dernière doit être égal à la somme des volumes des gaz d'origine.
Ainsi, les relations volumétriques s'expliquent facilement si l'on part de l'idée de la nature diatomique des molécules de gaz simples ( H2, Cl2, O2, N2, etc. ) - Ceci, à son tour, sert de preuve de la nature diatomique des molécules de ces substances.
L'étude des propriétés des gaz a permis à A. Avogadro d'émettre une hypothèse, qui a ensuite été confirmée par des données expérimentales, et est donc devenue connue sous le nom de loi d'Avogadro :

La loi d'Avogadro implique un important conséquence: dans les mêmes conditions, 1 mole de n'importe quel gaz occupe le même volume.

Ce volume peut être calculé si la masse est connue 1 litre gaz Dans des conditions normales conditions, (n.s.), c'est-à-dire température 273К (О°С) et la pression 101 325 Pa (760 mmHg) , la masse de 1 litre d'hydrogène est de 0,09 g, sa masse molaire est de 1,008 2 = 2,016 g/mol. Alors le volume occupé par 1 mole d'hydrogène dans des conditions normales est égal à 22,4 litres

Dans les mêmes conditions la masse 1l oxygène 1,492g ; molaire 32 g/mole . Alors le volume d'oxygène à (n.s.) est également égal à 22,4 moles.

Ainsi:

Le volume molaire d'un gaz est le rapport entre le volume d'une substance et la quantité de cette substance :

Où V m - volume molaire de gaz (dimensionl/mole ); V est le volume de la substance du système ;n - la quantité de substance dans le système. Exemple d'entrée :V m gaz (Bien.)=22,4 l/mol.

Sur la base de la loi d'Avogadro, les masses molaires des substances gazeuses sont déterminées. Comment plus de masse molécules de gaz, plus la masse du même volume de gaz est grande. Des volumes égaux de gaz dans les mêmes conditions contiennent même numéro molécules, et donc taupes de gaz. Rapport de masse volumes égaux les gaz est égal au rapport de leurs masses molaires :

Où m 1 - masse d'un certain volume du premier gaz ; m 2 — masse du même volume du deuxième gaz ; M 1 Et M 2 - les masses molaires du premier et du deuxième gaz.

Habituellement, la densité du gaz est déterminée par rapport au gaz le plus léger - l'hydrogène (noté D H2 ). La masse molaire de l'hydrogène est 2g/mole . Nous obtenons donc.

Masse moléculaire d'une substance dans état gazeuxégale à sa double densité d’hydrogène.

La densité d'un gaz est souvent déterminée par rapport à l'air (D B ) . Bien que l’air soit un mélange de gaz, on parle quand même de sa masse molaire moyenne. Elle est égale à 29 g/mol. Dans ce cas, la masse molaire est déterminée par l'expression M = 29D B .

La détermination des masses moléculaires a montré que les molécules de gaz simples sont constituées de deux atomes (H2, F2, Cl2, O2 N2) , et les molécules de gaz inertes sont constituées d'un seul atome (Il, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). Pour les gaz rares, « molécule » et « atome » sont équivalents.

Loi Boyle-Mariotte : à température constante volume quantité donnée le gaz est inversement proportionnel à la pression sous laquelle il se trouve.D'ici pV = const ,
Où r - pression, V - volume de gaz.

Loi de Gay-Lussac : à pression constante et la variation du volume de gaz est directement proportionnelle à la température, c'est-à-dire
V/T = const,
Où T - température sur échelle À (kelvins)

Loi combinée des gaz de Boyle - Mariotte et Gay-Lussac :
pV/T = const.
Cette formule est généralement utilisée pour calculer le volume d'un gaz dans des conditions données si son volume dans d'autres conditions est connu. Si une transition est effectuée depuis des conditions normales (ou vers des conditions normales), alors cette formule s'écrit comme suit :
pV/T = p 0 V 0 /T 0 ,
Où r 0 ,V 0 ,T 0 -pression, volume de gaz et température dans des conditions normales ( r 0 = 101 325 Pa , T 0 = 273 Ko V 0 =22,4 l/mol) .

Si la masse et la quantité d'un gaz sont connues, mais qu'il est nécessaire de calculer son volume, ou vice versa, utilisez Équation de Mendeleïev-Clayperon :

Où n - quantité de substance gazeuse, mol ; m — masse, g; M - masse molaire du gaz, g/iol ; R. — constante universelle des gaz. R = 8,31 J/(mol*K)

Afin de connaître la composition de toute substance gazeuse, vous devez être capable d'utiliser des concepts tels que le volume molaire, la masse molaire et la densité de la substance. Dans cet article, nous verrons ce qu'est le volume molaire et comment le calculer ?

Quantité de substance

Des calculs quantitatifs sont effectués afin de réaliser réellement un processus particulier ou de connaître la composition et la structure d'une certaine substance. Ces calculs ne sont pas pratiques à effectuer avec valeurs absolues la masse des atomes ou des molécules car ils sont très petits. Les masses atomiques relatives ne peuvent pas non plus être utilisées dans la plupart des cas, car elles ne sont pas liées aux mesures généralement acceptées de masse ou de volume d'une substance. Par conséquent, le concept de quantité d'une substance a été introduit, qui est noté lettre grecque v (nu) ou n. La quantité d'une substance est proportionnelle au nombre de substances contenues dans la substance unités structurelles(molécules, particules atomiques).

L'unité de quantité d'une substance est la taupe.

Une mole est une quantité de substance qui contient le même nombre d’unités structurelles qu’il y a d’atomes contenus dans 12 g d’isotope du carbone.

La masse d'un atome est de 12 a. e.m., donc le nombre d'atomes dans 12 g d'isotope du carbone est égal à :

Na= 12g/12*1,66057*10 à la puissance-24g=6,0221*10 à la puissance 23

La grandeur physique Na est appelée constante d'Avogadro. Une mole de n'importe quelle substance contient 6,02 * 10 à la puissance 23 particules.

Riz. 1. Loi d'Avogadro.

Volume molaire de gaz

Le volume molaire d’un gaz est le rapport entre le volume d’une substance et la quantité de cette substance. Cette valeur est calculée en divisant la masse molaire d'une substance par sa densité à l'aide de la formule suivante :

où Vm est le volume molaire, M est la masse molaire et p est la densité de la substance.

Riz. 2. Formule de volume molaire.

DANS système international La mesure du volume molaire des substances gazeuses est effectuée dans mètres cubes par mole (m 3 /mol)

Le volume molaire des substances gazeuses diffère des substances à l'état liquide et solide en ce sens qu'un élément gazeux d'une quantité de 1 mole occupe toujours le même volume (si les mêmes paramètres sont respectés).

Le volume de gaz dépend de la température et de la pression. Lors du calcul, vous devez donc prendre le volume de gaz dans des conditions normales. Les conditions normales sont considérées comme une température de 0 degré et une pression de 101,325 kPa. Le volume molaire d'une mole de gaz dans des conditions normales est toujours le même et égal à 22,41 dm 3 /mol. Ce volume est appelé volume molaire gaz parfait. Autrement dit, dans 1 mole de n'importe quel gaz (oxygène, hydrogène, air), le volume est de 22,41 dm 3 /m.

Riz. 3. Volume molaire de gaz dans des conditions normales.

Tableau "volume molaire des gaz"

Le tableau suivant montre le volume de certains gaz :