Iskanje molske prostornine. Prostornina enega mola plina pri normalnih pogojih

Molarna prostornina plina enako razmerju prostornina plina na količino snovi tega plina, tj.

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

kjer je V m molska prostornina plina - konstantna za kateri koli plin pod danimi pogoji;

V(X) – prostornina plina X;

n(X) – količina plinaste snovi X.

Molarna prostornina plinov pri normalne razmere(normalni tlak p n = 101,325 Pa ≈ 101,3 kPa in temperatura T n = 273,15 K ≈ 273 K) je V m = 22,4 l/mol.

Zakoni o idealnem plinu

Pri izračunih s plini je pogosto treba preklopiti iz teh pogojev v normalne ali obratno. V tem primeru je priročno uporabiti formulo, ki izhaja iz zakona o kombiniranem plinu Boyle-Mariotte in Gay-Lussac:

pV / T = p n V n / T n

Kjer je p tlak; V - prostornina; T - temperatura po Kelvinovi lestvici; indeks "n" označuje normalne pogoje.

Volumski delež

Sestava plinskih mešanic je pogosto izražena z volumskim deležem - razmerjem med prostornino dane komponente in celotno prostornino sistema, tj.

φ(X) = V(X) / V

kjer je φ(X) - prostorninski delež komponenta X;

V(X) - prostornina komponente X;

V je prostornina sistema.

Volumski delež je brezdimenzijska količina, izražena v delih enote ali v odstotkih.

Primer 1. Kakšno prostornino bo zavzel amoniak z maso 51 g pri temperaturi 20 °C in tlaku 250 kPa?

Primer 2. Določite prostornino, ki jo bo pri normalnih pogojih zasedla mešanica plinov, ki vsebuje vodik, ki tehta 1,4 g, in dušik, ki tehta 5,6 g.

Zakon volumetričnih odnosov

Kako rešiti problem z uporabo "Zakona prostorninskih razmerij"?

Zakon volumskih razmerij: Prostornine plinov, vključenih v reakcijo, so med seboj povezane kot majhna cela števila, ki so enaka koeficientom v reakcijski enačbi.

Koeficienti v reakcijskih enačbah kažejo število volumnov, ki reagirajo in nastanejo plinaste snovi.

Primer. Izračunajte prostornino zraka, ki je potrebna za zgorevanje 112 litrov acetilena.

1. Sestavimo reakcijsko enačbo:

2. Na podlagi zakona volumetričnih razmerij izračunamo prostornino kisika:

112 / 2 = X / 5, od koder je X = 112 5 / 2 = 280l

3. Določite prostornino zraka:

V(zrak) = V(O 2) / φ(O 2)

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

P1V1=P2V2 ali, kar je isto, PV=const (Boyle-Mariottov zakon). pri stalen pritisk Razmerje med prostornino in temperaturo ostaja konstantno: V/T=const (Gay-Lussacov zakon). Če popravimo glasnost, potem je P/T=const (Charlesov zakon). Kombinacija teh treh zakonov daje univerzalni zakon, ki pravi, da je PV/T=const. Ta enačba je bilo ugotovljeno francoski fizik B. Clapeyron leta 1834.

Vrednost konstante določa le količina snovi plin. DI. Mendelejev je leta 1874 izpeljal enačbo za en mol. Torej je vrednost univerzalne konstante: R=8,314 J/(mol∙K). Torej PV=RT. V primeru poljubne količine plinνPV=νRT. Količina same snovi se lahko izračuna od mase do molske mase: ν=m/M.

Molska masa je številčno enaka relativni molekulski masi. Slednji je praviloma naveden v celici elementa. Molekulska masa je enaka vsoti molekulske mase elementi, ki so vanj vključeni. V primeru atomov z različnimi valencami je potreben indeks. Vklopljeno pri mer, M(N2O)=14∙2+16=28+16=44 g/mol.

Normalni pogoji za pline pri Običajno se domneva, da je P0 = 1 atm = 101,325 kPa, temperatura T0 = 273,15 K = 0 °C. Zdaj lahko najdete prostornino enega mola plin pri normalno pogoji: Vm=RT/P0=8,314∙273,15/101,325=22,413 l/mol. to tabelarična vrednost je molski volumen.

V normalnih pogojih pogoji količina glede na prostornino plin k molskemu volumnu: ν=V/Vm. Za poljubno pogoji neposredno morate uporabiti Mendeleev-Clapeyronovo enačbo: ν=PV/RT.

Tako najti glasnost plin pri normalno pogoji, potrebujete količino snovi (število molov) tega plin pomnožimo z molsko prostornino, ki je enaka 22,4 l/mol. Obratno delovanje lahko poiščete količino snovi iz dane prostornine.

Za iskanje prostornine enega mola snovi v trdnem oz tekoče stanje, poiščite njegovo molsko maso in jo delite z gostoto. En mol katerega koli plina ima pri normalnih pogojih prostornino 22,4 litra. Če se pogoji spremenijo, izračunajte prostornino enega mola z enačbo Clapeyron-Mendeleev.

Boste potrebovali

• Periodni sistem Mendelejeva, tabela gostote snovi, manometer in termometer.

Navodila

Določanje prostornine enega mola ali trdne snovi
Določite kemijska formula trdno ali tekoče, ki se preučuje. Nato z uporabo periodni sistem Poiščite Mendelejeva atomske mase elementov, ki so vključeni v formulo. Če je eden vključen v formulo več kot enkrat, pomnožite njegovo atomsko maso s tem številom. Seštejte atomske mase in dobite molekulsko maso, iz katere je sestavljen trdna ali tekočina. Številčno bo enaka molski masi, izmerjeni v gramih na mol.

S pomočjo tabele gostot snovi poiščite to vrednost za material telesa ali tekočine, ki jo proučujete. Nato molsko maso delite z gostoto snovi, merjeno v g/cm³ V=M/ρ. Rezultat je prostornina enega mola v cm³. Če snov ostane neznana, bo nemogoče določiti prostornino enega mola le-te.

: V = n*Vm, kjer je V prostornina plina (l), n je količina snovi (mol), Vm je molska prostornina plina (l/mol), pri normali (norma) je standardna vrednost in je enak 22,4 l/mol. Zgodi se, da v stanju ni količine snovi, je pa masa določeno snov, potem naredimo to: n = m/M, kjer je m masa snovi (g), M je molska masa snovi (g/mol). Molsko maso najdemo s tabelo D.I. Mendelejev: pod vsakim elementom je njegova atomska masa, seštejte vse mase in dobite, kar potrebujemo. Toda takšne naloge so precej redke, običajno prisotne v nalogah. Rešitev tovrstnih težav se nekoliko spremeni. Poglejmo si primer.

Kolikšna količina vodika se bo sprostila pri normalnih pogojih, če aluminij, ki tehta 10,8 g, raztopimo v presežku klorovodikove kisline.

Če imamo opravka s plinskim sistemom, potem velja naslednja formula: q(x) = V(x)/V, kjer je q(x)(phi) delež komponente, V(x) prostornina komponenta (l), V – prostornina sistema (l). Da bi našli prostornino komponente, dobimo formulo: V(x) = q(x)*V. In če je treba najti prostornino sistema, potem: V = V(x)/q(x).

Opomba

Obstajajo še druge formule za iskanje prostornine, vendar če morate najti prostornino plina, so primerne samo formule, navedene v tem članku.

Viri:

• "Kemijski priročnik", G.P. Homčenko, 2005.
• kako najti količino dela
• Poiščite prostornino vodika med elektrolizo raztopine ZnSO4

Idealen plin je tisti, v katerem je interakcija med molekulami zanemarljiva. Poleg tlaka sta stanje plina značilna tudi temperatura in prostornina. Razmerja med temi parametri se odražajo v plinskih zakonih.

Navodila

Tlak plina je premo sorazmeren z njegovo temperaturo, količino snovi in ​​obratno sorazmeren s prostornino posode, ki jo zaseda plin. Proporcionalni koeficient je univerzalna plinska konstanta R, približno enaka 8,314. Izmeri se v joulih, deljenih z moli in z .

Ta položaj tvori matematično odvisnost P=νRT/V, kjer je ν količina snovi (mol), R=8,314 univerzalna plinska konstanta (J/mol K), T temperatura plina, V prostornina. Pritisk je izražen v. Lahko se izrazi z in , pri čemer je 1 atm = 101,325 kPa.

Obravnavana odvisnost je posledica Mendeleev-Clapeyronove enačbe PV=(m/M) RT. Tukaj je m masa plina (g), M je njegova molska masa (g/mol), ulomek m/M pa daje skupno količino snovi ν ali število molov. Mendelejev-Clapeyronova enačba velja za vse pline, ki jih lahko upoštevamo. To je fizikalni plinski zakon.

Največ je plinov preprost predmet za raziskave, zato so bile njihove lastnosti in reakcije med plinastimi snovmi najpopolneje proučene. Da bomo lažje razumeli pravila odločanja računske naloge,na podlagi enačb kemične reakcije, priporočljivo je, da te zakone upoštevamo že na samem začetku sistematičnega študija splošne kemije

Francoski znanstvenik J.L. Gay-Lussac je določil zakon prostorninska razmerja:

na primer 1 liter klora povezuje z 1 liter vodika , pri čemer nastane 2 litra vodikovega klorida ; 2 l žveplovega oksida (IV) Poveži z 1 liter kisika, pri čemer nastane 1 liter žveplovega oksida (VI).

Ta zakon je italijanskemu znanstveniku omogočil predpostavimo, da so molekule enostavnih plinov ( vodik, kisik, dušik, klor itd. ) je sestavljeno iz dva enaka atoma . Ko se vodik poveže s klorom, njune molekule razpadejo na atome, slednji pa tvorijo molekule klorovodika. Ker pa iz ene molekule vodika in ene molekule klora nastaneta dve molekuli vodikovega klorida, mora biti prostornina slednjega enaka vsoti prostornin prvotnih plinov.
Tako so volumetrična razmerja enostavno razložena, če izhajamo iz ideje o dvoatomski naravi molekul enostavnih plinov ( H2, Cl2, O2, N2 itd. ) - To pa služi kot dokaz dvoatomske narave molekul teh snovi.
Preučevanje lastnosti plinov je A. Avogadru omogočilo, da je postavil hipotezo, ki je bila pozneje potrjena z eksperimentalnimi podatki in je zato postala znana kot Avogadrov zakon:

Avogadrov zakon pomeni pomembno posledica: pri enakih pogojih zavzema 1 mol katerega koli plina enako prostornino.

To prostornino je mogoče izračunati, če je masa znana 1 l plin. V normalnih pogojih pogoji, (n.s.), tj. temperatura 273K (О°С) in pritisk 101.325 Pa (760 mmHg) , masa 1 litra vodika je 0,09 g, njegova molska masa je 1,008 2 = 2,016 g/mol. Potem je prostornina, ki jo zaseda 1 mol vodika pri normalnih pogojih, enaka 22,4 l

Pod enakimi pogoji masa 1l kisik 1,492 g ; molar 32 g/mol . Potem je tudi prostornina kisika pri (n.s.) enaka 22,4 mol.

Zato:

Molarna prostornina plina je razmerje med prostornino snovi in ​​količino te snovi:

Kje V m - molska prostornina plina (dimenzijal/mol ); V je prostornina snovi sistema;n - količino snovi v sistemu. Primer vnosa:V m plin (No.)=22,4 l/mol.

Na podlagi Avogadrovega zakona se določajo molske mase plinastih snovi. kako več mase molekul plina, večja je masa enake prostornine plina. Enake količine plinov pod enakimi pogoji vsebujejo enako število molekule in s tem molov plinov. Masno razmerje enake količine plinov je enako razmerju njihovih molskih mas:

Kje m 1 - masa določene prostornine prvega plina; m 2 — masa enakega volumna drugega plina; M 1 in M 2 - molske mase prvega in drugega plina.

Običajno se gostota plina določi glede na najlažji plin - vodik (označeno D H2 ). Molska masa vodika je 2 g/mol . Zato dobimo.

Molekulska masa snovi v plinasto stanje enaka njegovi dvojni gostoti vodika.

Pogosto se gostota plina določi glede na zrak (D B ) . Čeprav je zrak mešanica plinov, še vedno govorijo o njegovi povprečni molski masi. Je enaka 29 g/mol. V tem primeru je molska masa določena z izrazom M = 29D B .

Določanje molekulskih mas je pokazalo, da so molekule enostavnih plinov sestavljene iz dveh atomov (H2, F2, Cl2, O2 N2) , in molekule inertnih plinov so sestavljene iz enega atoma (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn). Za žlahtne pline sta "molekula" in "atom" enakovredna.

Boyle-Mariottov zakon: pri konstantna temperatura glasnost dano količino plin je obratno sorazmeren s tlakom, pod katerim je.Od tod pV = konst ,
Kje R - pritisk, V - prostornina plina.

Gay-Lussacov zakon: pri konstantnem tlaku in sprememba prostornine plina je premo sorazmerna s temperaturo, tj.
V/T = konst,
Kje T - temperatura na lestvici TO (kelvin)

Boyle - Mariotte in Gay-Lussac zakon o kombiniranem plinu:
pV/T = konst.
Ta formula se običajno uporablja za izračun prostornine plina pri danih pogojih, če je znana njegova prostornina pri drugih pogojih. Če se izvede prehod iz normalnih pogojev (ali v normalne pogoje), potem je ta formula zapisana na naslednji način:
pV/T = p 0 V 0 /T 0 ,
Kje R 0 ,V 0 ,T 0 -tlak, prostornina plina in temperatura pri normalnih pogojih ( R 0 = 101 325 Pa , T 0 = 273 K V 0 =22,4 l/mol) .

Če sta masa in količina plina znani, vendar je treba izračunati njegovo prostornino ali obratno, uporabite Mendelejev-Clayperonova enačba:

Kje n - količina plinaste snovi, mol; m — masa, g; M - molska masa plina, g/jol ; R — univerzalna plinska konstanta. R = 8,31 J/(mol*K)

Če želite izvedeti sestavo katere koli plinaste snovi, morate znati operirati s pojmi, kot so molska prostornina, molska masa in gostota snovi. V tem članku si bomo ogledali, kaj je molska prostornina in kako jo izračunati?

Količina snovi

Kvantitativni izračuni se izvajajo z namenom, da dejansko izvedemo določen postopek ali ugotovimo sestavo in strukturo določene snovi. Izvajanje teh izračunov je neprijetno absolutne vrednosti maso atomov ali molekul, ker so zelo majhni. Tudi relativne atomske mase v večini primerov ni mogoče uporabiti, ker niso povezane s splošno sprejetimi merami mase ali prostornine snovi. Zato je bil uveden pojem količine snovi, ki je označena grška črka v (golo) ali n. Količina snovi je sorazmerna s številom snovi, ki jih snov vsebuje strukturne enote(molekule, atomski delci).

Količinska enota snovi je mol.

Mol je količina snovi, ki vsebuje enako število strukturnih enot, kot je atomov v 12 g izotopa ogljika.

Masa 1 atoma je 12 a. e.m., zato je število atomov v 12 g izotopa ogljika enako:

Na= 12g/12*1,66057*10 na potenco-24g=6,0221*10 na potenco 23

Fizikalna količina Na se imenuje Avogadrova konstanta. En mol katere koli snovi vsebuje 6,02 * 10 na potenco 23 delcev.

riž. 1. Avogadrov zakon.

Molarna prostornina plina

Molarna prostornina plina je razmerje med prostornino snovi in ​​količino te snovi. Ta vrednost se izračuna tako, da se molska masa snovi deli z njeno gostoto po naslednji formuli:

kjer je Vm molska prostornina, M molska masa in p gostota snovi.

riž. 2. Formula za molsko prostornino.

IN mednarodni sistem Merjenje molske prostornine plinastih snovi se izvaja v kubičnih metrov na mol (m 3 /mol)

Molarna prostornina plinastih snovi se od snovi v tekočem in trdnem stanju razlikuje po tem, da plinasti element s količino 1 mol zavzema vedno enako prostornino (če so izpolnjeni enaki parametri).

Prostornina plina je odvisna od temperature in tlaka, zato pri izračunu vzamete prostornino plina pri normalnih pogojih. Za normalne pogoje se šteje temperatura 0 stopinj in tlak 101,325 kPa. Molarna prostornina 1 mola plina je pri normalnih pogojih vedno enaka in enaka 22,41 dm 3 /mol. Ta prostornina se imenuje molska prostornina idealen plin. To pomeni, da je v 1 molu katerega koli plina (kisik, vodik, zrak) prostornina 22,41 dm 3 / m.

riž. 3. Molarna prostornina plina pri normalnih pogojih.

Tabela "molarna prostornina plinov"

Naslednja tabela prikazuje prostornino nekaterih plinov: