Формула молярный объем газа: Количество вещества, объём и молярный объём — урок. Химия, 8 класс.

Молярный объем газа – таблица и формула (химия, 8 класс)

4.3

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 435.

4.3

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 435.

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.

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 (м

3 /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 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

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

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: 435.

---

А какая ваша оценка?

Нахождение молярного объема газов. Законы идеальных газов. Объемная доля

Нахождение молярного объема газов. Законы идеальных газов. Объемная доля

— Как вычислить молярный объем газов;

— Закон объемных отношений;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Молярный объем газов

Молярный объем газа равен отношению объема газа к количеству вещества этого газа, т. е.

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

где V_m — молярный объем газа — постоянная величина для любого газа при данных условиях;

V(X) – объем газа Х;

n(X) – количество вещества газа Х.

Молярный объем газов при нормальных условиях (нормальном давлении р_н = 101 325 Па ≈ 101,3 кПа и температуре Т_н =273,15 К ≈ 273 К) составляет V_m = 22,4 л/моль.

Законы идеальных газов

В расчетах, связанных с газами, часто приходится переходить от данных условий к нормальным или наоборот. При этом удобно пользоваться формулой, следующей из объединенного газового закона Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

pV / Т = p_нV_н / Т_н

Где p -давление; V — объем; Т- температура вшкале Кельвина; индекс «н» указывает на нормальные условия.

Объемная доля

Состав газовых смесей часто выражают при помощи объемной доли — отношения объема данного компонента к общему объему системы, т.е.

φ(Х) = V(X) / V

где φ(Х) — объемная доля компонента Х;

V(X) — объем компонента Х;

V — объем системы.

Объемная доля — безразмерная величина, её выражают в долях от единицы или в процентах.

Пример 1. Какой объем займет при температуре 20°С и давлении 250 кПа аммиак массой 51 г?

Дано: m(NH3 ) = 51 г p = 250 кПа t = 20 °C	Решение 1. Определяем количество вещества аммиака: n(NH3) = m(NH3) / М(NH3) = 51 / 17 = 3 моль. 2. Объем аммиака при нормальных условиях составляет: V(NH3) = Vm · n(NH3) = 22,4 · 3 = 67,2 л. 3. Используя формулу (3), приводим объем аммиака к данным условиям (температура Т = (273 + 20) К = 293 К): V(NH3) = pнVн(NH3) / pТн = 101,3 · 293 · 67,2 / 250 · 273 = 29,2 л. Ответ: V(NH3) = 29,2 л.
Найти: V(NH3) = ?

Пример 2. Определите объем, который займет при нормальных условиях газовая смесь, содержащая водород, массой 1,4 г и азот, массой 5,6 г.

Дано: m(N2) = 5,6 г m(H2) = 1,4 г н.у.	Решение 1. Находим количества вещества водорода и азота: n(N2) = m(N2) / М(N2) = 5,6 / 28 = 0,2 моль n(H2) = m(H2) / М(H2) = 1,4 / 2 = 0,7 моль 2. Так как при нормальных условиях эти газы не взаимодействуют между собой, то объем газовой смеси будет равен сумме объемов газов, т.е. V(смеси) = V(N2) + V(H2) = Vm · n(N2) + Vm · n(h3) = 22,4 · 0,2 + 22,4 · 0,7 = 20,16 л. Ответ: V(смеси) = 20,16 л.
Найти: V(смеси)=?

Закон объемных отношений

Как решить задачу с использованием «Закона объемных отношений»?

Закон объемных отношений: объемы газов, участвующих в реакции, относятся друг к другу как небольшие целые числа, равные коэффициентам в уравнении реакции.

Коэффициенты в уравнениях реакций показывают числа объемов реагирующих и образовавшихся газообразных веществ.

Пример. Вычислите объем воздуха, необходимый для сгорания 112 л ацетилена.

1. Составляем уравнение реакции:

2. На основании закона объемных отношений вычисляем объем кислорода:

112 / 2 = Х / 5, откуда Х = 112 · 5 / 2 = 280л

3. Определяем объм воздуха:

V(возд) = V(O₂) / φ(O₂)

V(возд) = 280 / 0,2 = 1400 л.

Формула молярного объема

Учащиеся могут узнать, как найти на этом веб-сайте статью «Как рассчитать молярный объем вещества» бесплатно. Здесь процесс расчета молярного объема вещества объясняется очень просто. Для объяснения метода расчета «Как рассчитать молярный объем вещества» были использованы решенные примеры.

Учащиеся могут найти приведенную здесь формулу молярного объема. Опытный преподавательский состав имеет большой опыт преподавания химии студентам. Описания, представленные здесь, будут очень полезны для студентов при подготовке к конкурсным экзаменам, таким как NEET или JEE. Это будет полезно и для студентов, готовящихся к экзаменам.

Студенты могут загрузить эту статью о формуле молярного объема| Как рассчитать молярный объем вещества| Решенные примеры на их устройстве в формате PDF. Таким образом, формула молярного объема| Как рассчитать молярный объем вещества| Решенные примеры PDF будут очень полезны студентам в учебе.

Как рассчитать молярный объем вещества и примеры решений

Проще говоря, молярный объем — это объем, занимаемый одним молем любого вещества при заданной температуре и давлении. Обычно он применяется только к газам, где идентичность газа не влияет на объем. Наиболее распространенным примером для иллюстрации является молярный объем газа при STP (стандартная температура и давление), который равен 22,4 л на 1 моль любого идеального газа при температуре, равной 273,15 К, и давлении, равном 1,00 атм.

Чтобы рассчитать молярный объем вещества, мы можем разделить молярную массу на его плотность. Математически выражая это как:

Vm=Mρ

Где, V – объем газа

n – количество молей газа, P – давление, T – температура

R – газовая постоянная (значение зависит от единиц давление, объем и температура)

 

Газовая постоянная R составляет 8,314 Дж/моль. K

Пример: Образец чистого газообразного гелия занимает объем 6,8 л при 0°C и 100 кПа. Сколько молей газообразного гелия содержится в образце?

Варианты:

(a) 0,30 моль

(b) 0,15 моль

(c) 0,45 моль

(d) 0,60 моль

Ответ: (a)

Раствор:

В (g (g (g. )) = объем газообразного гелия = 6,8 л

условия: STP (стандартная температура и давление, 0°C и 100 кПа)

So Vm = молярный объем газа = 22,71 л моль-1

 

Пример: What объем, занимаемый 3,70 моль газообразного N2 при нормальных условиях?

Опции:

(a) 84,0 л

(б) 50,0 л

(в) 72,5 л

(г) 22,4 л

Ответ: (а)

Решение: V(N2(g)) = n(N2(g)) × 22,71         ( при нормальных условиях)

= 3,70 × 22,71

= 84,0 л

5.5: Применение закона идеального газа – молярный объем, плотность и молярная масса газа

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

37998

 Цели обучения

• Связать количество газа, потребленного или выделившегося в химической реакции, со стехиометрией реакции.
• Чтобы понять, как можно использовать уравнение идеального газа и стехиометрию реакции для расчета объема газа, образующегося или потребляемого в ходе реакции.

С помощью закона идеального газа мы можем использовать соотношение между количествами газов (в молях) и их объемами (в литрах) для расчета стехиометрии реакций с участием газов, если известны давление и температура. Это важно по нескольким причинам. Многие реакции, которые проводятся в лаборатории, связаны с образованием или реакцией газа, поэтому химики должны уметь количественно обрабатывать газообразные продукты и реагенты так же легко, как они количественно обрабатывают твердые вещества или растворы. Кроме того, многие, если не большинство, важных для промышленности реакций проводятся в газовой фазе по практическим соображениям. Газы легко смешиваются, легко нагреваются или охлаждаются и могут перемещаться из одного места в другое на производственном предприятии с помощью простых насосов и водопровода.

Плотность и молярная масса газа

Уравнение идеального газа можно использовать для решения различных типов задач. Например, плотность \(\rho\) газа зависит от числа молекул газа в постоянном объеме. Чтобы определить это значение, мы преобразуем уравнение идеального газа в

\[\dfrac{n}{V}=\dfrac{P}{RT}\label{10.5.1} \]

Плотность газа обычно выражается в г/л (масса по объему). Умножение левой и правой частей уравнения \ref{10.5.1} на молярную массу газа в г/моль (\(M\)) дает

\[\rho= \dfrac{g}{L}=\dfrac{PM}{RT} \label{10.5.2} \]

Это позволяет нам определить плотность газа, когда мы знаем молярную массы или наоборот.

Плотность газа ПОВЫШАЕТСЯ с повышением давления и УМЕНЬШАЕТСЯ с повышением температуры

Пример \(\PageIndex{1}\)

Какова плотность газообразного азота (\(\ce{N_2}\)) при 248,0 Торр и 18º C?

Решение 9oC + 273 = 291 K\nonumber \]

Шаг 3: Это сложно.

Нам нужно манипулировать уравнением идеального газа, чтобы включить плотность в уравнение.

Запишите все известные уравнения:

\[PV = nRT \nonumber \]

\[\rho=\dfrac{m}{V} \nonumber \]

где \(\rho\) — плотность, \(m\) — масса, а \(V\) — объем.

\[m=M \times n \nonumber \]

где \(M\) — молярная масса, а \(n\) — количество молей.

Теперь возьмите определение плотности (уравнение \ref{10.5.1})

\[\rho=\dfrac{m}{V} \nonumber \]

Имея в виду \(m=M \times n\)… замените \((M \times n)\) на \ (масса\) в формуле плотности.

\[\begin{align*} \rho &=\dfrac{M \times n}{V} \\[4pt] \dfrac{\rho}{M} &= \dfrac{n}{V} \ end{align*} \nonumber \]

Теперь измените уравнение идеального газа

\[ \begin{align*} PV &= nRT \\[4pt] \dfrac{n}{V} &= \dfrac{P {RT} \end{align*} \nonumber \]

\((n/V)\) есть в обоих уравнениях.

\[ \begin{align*} \dfrac{n}{V} &= \dfrac{\rho}{M} \\[4pt] &= \dfrac{P}{RT} \end{align*} \nonumber \]

Теперь объедините их, пожалуйста.

\[\dfrac{\rho}{M} = \dfrac{P}{RT}\nonumber \]

Плотность изолята.

\[\rho = \dfrac{PM}{RT} \nonumber \]

Шаг 4: Теперь введите имеющуюся у вас информацию.

\[ \begin{align*} \rho &= \dfrac{PM}{RT} \\[4pt] &= \dfrac{(0,3263\; \rm{атм})(2*14,01 \; \rm {г/моль})}{(0,08206\, л\, атм/К моль)(291 \; \rm{K})} \\[4pt] &= 0,3828 \; г/л \end{align*} \nonumber \]

Примером различной плотности для полезных целей является воздушный шар, который состоит из мешка (называемого конвертом), способного содержать нагретый воздух. Поскольку воздух в оболочке нагревается, он становится менее плотным, чем окружающий более холодный воздух (уравнение \(\ref{10.5.2}\)), который имеет достаточную подъемную силу (из-за плавучести), чтобы воздушный шар плавал. и подняться в воздух. Для поддержания воздушного шара в воздухе требуется постоянный подогрев воздуха. По мере того как воздух в воздушном шаре охлаждается, он сжимается, позволяя проникать снаружи прохладному воздуху, и плотность увеличивается. Когда это тщательно контролируется пилотом, воздушный шар может приземлиться так же мягко, как и поднялся.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Воздушный шар частично надувается холодным воздухом от газового вентилятора, прежде чем для окончательного надувания используются пропановые горелки.

Определение объемов газа в химических реакциях

Закон идеального газа можно использовать для расчета объема потребляемых или образующихся газов. Уравнение идеального газа часто используется для взаимного преобразования объемов и молярных количеств в химических уравнениях.

Пример \(\PageIndex{2A}\)

Какой объем углекислого газа образуется в STP путем разложения 0,150 г \(\ce{CaCO_3}\) по уравнению:

\[ \ce{CaCO3(s) \rightarrow CaO(s) + CO2(g)} \nonumber \]

Решение

Начните с преобразования массы карбоната кальция в моли.

\[ \dfrac{0,150\;г}{100,1\;г/моль} = 0,00150\; моль \номер \]

Стехиометрия реакции диктует, что количество молей \(\ce{CaCO_3}\) разлагается, равно количеству молей \(\ce{CO2}\) образующихся. Используйте уравнение идеального газа, чтобы преобразовать моли \(\ce{CO2}\) в объем.

\[ \begin{align*} V &= \dfrac{nRT}{PR} \\[4pt] &= \dfrac{(0,00150\;моль)\left( 0,08206\; \frac{L \cdot atm }{моль \cdot K} \right) ( 273,15\;K)}{1\;atm} \\[4pt] &= 0,0336\;L \; или же \; 33,6\;мл \end{align*} \nonumber \]

Пример \(\PageIndex{2B}\)

Контейнер объемом 3,00 л наполнен \(\ce{Ne(g)}\) при 770 мм рт.ст. при 27 ^o °C. Затем добавляют \(0,633\;\rm{g}\) образец паров \(\ce{CO2}\).

• Каково парциальное давление \(\ce{CO2}\) и \(\ce{Ne}\) в атм? 9o C \стрелка вправо 300\; К\)

Другие неизвестные: \(n_{\ce{CO2}}\)= ?

\[n_{CO_2} = 0,633\; \rm{g} \;CO_2 \times \dfrac{1 \; \rm{mol}}{44\; \rm{г}} = 0,0144\; \гм{моль} \; CO_2 \nonumber \]

Шаг 2: Записав всю предоставленную информацию, найдите неизвестные родинки \(\ce{Ne}\).

\[ \begin{align*} n_{Ne} &= \dfrac{PV}{RT} \\[4pt] &= \dfrac{(1.01\; \rm{atm})(3.00\; \ rm{L})}{(0,08206\;атм\;л/моль\;K)(300\; \rm{K})} \\[4pt] &= 0,123 \; \rm{mol} \end{align*} \nonumber \]

Поскольку давление в контейнере перед добавлением \(\ce{CO2}\) содержало только \(\ce{Ne}\), то это ваше парциальное давление \(Ne\). После конвертации в атм вы уже ответили на часть вопроса!

\[P_{Ne} = 1,01\; \rm{atm} \nonumber \]

Шаг 3: Теперь, когда у вас есть давление для \(\ce{Ne}\), вы должны найти парциальное давление для \(CO_2\). Используйте уравнение идеального газа.

\[ \dfrac{P_{Ne}\cancel{V}}{n_{Ne}\cancel{RT}} = \dfrac{P_{CO_2}\cancel{V}}{n_{CO_2}\cancel{ RT}} \номер\]

, но поскольку оба газа имеют одинаковый объем (\(V\)) и температуру (\(T\)) и поскольку газовая постоянная (\(R\)) постоянна, все три члена сокращаются.

\[ \begin{align*} \dfrac{P}{n_{Ne}} &= \dfrac{P}{n_{CO_2}} \\[4pt] \dfrac{1.01 \; \rm{атм}}{0,123\; \rm{mol} \;Ne} &= \dfrac{P_{CO_2}}{0,0144\; \rm{mol} \;CO_2} \\[4pt] P_{CO_2} &= 0,118 \; \rm{atm} \end{align*} \nonumber \]

Это парциальное давление \(\ce{CO_2}\).

Шаг 4: Найдите общее давление.

\[\begin{align*} P_{total} &= P_{Ne} + P_{CO_2} \\[4pt] &= 1.01 \; \rm{атм} + 0,118\; \rm{атм} \\[4pt] &= 1.128\; \rm{атм} \\[4pt] &\примерно 1,13\; \rm{атм} \; \text{(с соответствующими значащими цифрами)} \end{align*} \nonumber \]

Пример \(\PageIndex{2C}\): Серная кислота

Серная кислота, промышленный химикат, производимый в наибольшем количестве (почти 45 миллионов тонн в год только в Соединенных Штатах), получают путем сжигания серы на воздухе с образованием \(\ce{SO2}\) с последующей реакцией \(\ce{SO2}\) с \(\ ce{O2}\) в присутствии катализатора с образованием \(\ce{SO3}\), который реагирует с водой с образованием \(\ce{h3SO4}\). Общее химическое уравнение выглядит следующим образом:

\[\ce {2S(s) + 3O2(g) + 2h3O(l) \rightarrow 2h3SO4(aq)} \nonumber \]

Какой объем O ₂ (в литрах) при 22°C и Для производства 1,00 тонны (907,18 кг) H ₂ SO ₄ ?

Дано: реакция, температура, давление и масса одного продукта. 0289 SO ₄ в 1,00 тонне. Из стехиометрических коэффициентов в сбалансированном химическом уравнении рассчитайте необходимое количество молей \(\ce{O2}\).

B Используйте закон идеального газа, чтобы определить объем \(\ce{O2}\), требуемый при заданных условиях. Убедитесь, что все величины выражены в соответствующих единицах.

Решение:

масса \(\ce{h3SO4}\) → моли \(\ce{h3SO4}\) → моли \(\ce{O2}\) → литры \(\ce{O2}\)

А 95\;L \end{align*} \nonumber \]

Ответ означает, что для производства 1 тонны серной кислоты необходимо более 300 000 литров газообразного кислорода. Эти цифры могут дать вам некоторое представление о масштабах инженерных и сантехнических проблем, с которыми сталкивается промышленная химия.

Упражнение \(\PageIndex{2}\)

Чарльз использовал воздушный шар, содержащий примерно 31 150 л \(\ce{h3}\) для своего первого полета в 1783 году. Газообразный водород был получен в результате реакции металлического железа. с разбавленной соляной кислотой в соответствии со следующим сбалансированным химическим уравнением:

\[\ce{ Fe(s) + 2 HCl(aq) \rightarrow h3(g) + FeCl2(aq)} \nonumber \]

Сколько железа (в килограммах) потребовалось для производства этого объема \ (\ce{h3}\) при температуре 30°C и атмосферном давлении 745 мм рт.ст.?

Ответить

68,6 кг Fe (примерно 150 фунтов)

Пример \(\PageIndex{3}\): Аварийные подушки безопасности

Азид натрия (\(\ce{NaN_3}\)) разлагается с образованием металлического натрия и газообразного азота в соответствии со следующим сбалансированным химическим уравнением:

\[\ce{ 2NaN3 \rightarrow 2Na(s) + 3N2(g)} \nonumber \]

Эта реакция используется для надувания подушек безопасности, которые защищают пассажиров во время автомобильных столкновений. Реакция инициируется в подушках безопасности электрическим импульсом и приводит к быстрому выделению газа. Если бы газ \(\ce{N_2}\), образующийся при разложении 5,00 г образца \(\ce{NaN_3}\), можно было бы собрать, вытеснив воду из перевернутой колбы, какой объем газа получится? при 21°C и 762 мм рт.ст.?

Дано: реакция, масса соединения, температура и давление

Запрошено: объем полученного газообразного азота \) произведенный газ. По данным таблицы S3 определите парциальное давление \(\ce{N_2}\) газа в колбе.

B Используйте закон идеального газа, чтобы найти объем произведенного \(\ce{N_2}\) газа.

Решение:

A Поскольку мы знаем массу реагента и стехиометрию реакции, наш первый шаг — рассчитать количество молей образовавшегося газа \(\ce{N_2}\):

\[\rm\dfrac{ 5,00\;г\;NaN_3}{(22,99+3\х14,01)\;г/моль}\х\dfrac{3моль\;N_2}{2моль\;NaN_3}=0,115\;моль\; N_2 \nonumber \]

Давление (762 мм рт. ст.) представляет собой общее давление в колбе, которое является суммой давлений газа N ₂ и водяного пара. Таблица S3 говорит нам, что давление паров воды составляет 18,65 мм рт.ст. при 21°C (294 К), поэтому парциальное давление газа \(\ce{N_2}\) в колбе составляет всего

\[\begin{align*} \rm(762 − 18,65)\;мм рт.ст. \times\dfrac{ 1\;атм}{760\;мм рт.ст.} &= 743,4\; \cancel{mmHg} \times\dfrac{1\;atm}{760\;\cancel{mmHg}} \\[4pt] &= 0.978\; банкомат \end{align*} \nonumber \]

B Решая закон идеального газа для V и подставляя другие величины (в соответствующих единицах), получаем

\[V=\dfrac{nRT}{ P}=\rm\dfrac{0,115\;моль\times0,08206\dfrac{атм\cdot L}{моль\cdot K}\times294\;K}{0,978\;атм}=2,84\;L \номер \]

Упражнение\(\PageIndex{3}\)

Образец металлического цинка массой 1,00 г добавляют к раствору разбавленной соляной кислоты. . Он растворяется с образованием газа \(\ce{h3}\) в соответствии с уравнением

\[\ce{ Zn(s) + 2 HCl(aq) → h3(g) + ZnCl2(aq)}. \номер\]

Полученный газ H ₂ собирают в наполненную водой бутыль при температуре 30°C и атмосферном давлении 760 мм рт.