30
М (Ме) = M (f (Me) ∙ В (Ме)= 5,3 г/моль ∙ 2 = 10,6 г/моль
Ar (Me) = 10,6. Такую атомную массу имеет бериллий. Ответ: Металл бериллий.
2.3 Законы газового состояния вещества
Закон Авогадро (А. Авогадро, 1811): В равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одно и то же число молекул.
Следствие I. Моли различных газов при одинаковых условиях (Т и Р)
занимают одинаковый объем, а при нормальных условиях - 22,4 л.
Молярный объем газа (VМ) - это объем одного моля газа при нормальных условиях. Молярный объем газа - это отношение объема вещества к количеству этого вещества.
VМ= V0
где V0 - объем газа при н.у.
Нормальные условия (н.у.): Т = 273°К (0°С) и давление Р = 101,325 кПа
(1 атм. или 760 мм. рт. ст.).
Следствие II. Плотности газов, при одинаковых условиях (Т и Р),
относятся как их молярные массы: |
(1) |
|
M(1) |
Д |
|
|
(2) |
M(2) |
2 (1) |
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
где ρ(1) и ρ(2) – плотности газов;
М (1) и М (2) – молярные массы газов;
Д2 (1) - относительная плотность первого газа по второму.
Например: Дн2 (Х) = |
M(X) |
, |
Д возд (Х) = |
M(X) |
|
M(H 2 ) |
M(возд) |
||||
|
|
|
31
Закон Гей – Люссака: При постоянном давлении объем газа изменяется
прямо пропорционально абсолютной температуре (Т):
V1/T1 = V2/T2 |
или |
V/T = const |
Закон Бойля – Мариотта: |
При |
постоянной температуре давление, |
производимое данной массой газа, обратно пропорционально объему газа:
P2/P1 = V1/V2 или PV= const
Зависимость между объемом газа, давлением и температурой можно выразить общим уравнением, объединяющим законы Бойля – Мариотта и Гей-Люссака
PV P0 V0 ,
T T0
где P0, V0, T0 – давление, объем газа и температура при нормальных условиях (P0 = 101,325 кПа, T0 = 273 К).
Для вычисления объема газа по известной его массе (или наоборот)
используют уравнение Менделеева – Клапейрона:
PV = nRT |
или |
PV = |
m |
RT , M = |
mRT |
|
M |
PV |
|||||
|
|
|
|
где n – число молей газа; m – его масса, г; M – молярная масса газа, г/моль;
R – универсальная (молярная) газовая постоянная, равна 8,31 Дж∙ моль-1 К-1
32
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ
Задачи на следствия закона Авогадро Пример 1. Какой объем в литрах займут 0,2 г водорода при нормальных
условиях? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) 22,4 |
|
|
б) 1,12 |
|
|
|
в) 2,24 |
|
|
г) 11,2 |
|||||||
Дано: |
|
|
Решение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
m (H2 |
) = 0,2 г (н.у.) |
|
1. |
|
|
m |
|
(H |
2 ) |
m(H |
2 ) |
|
0,2 |
0,1моль |
|||
|
|
||||||||||||||||
|
|
M |
M(H |
2 ) |
2 |
||||||||||||
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
V0 (H2) = ? |
|
2. |
|
V0 |
V (H |
|
) (H |
|
) V |
0,1 22,4 2,24л |
|||||||
|
2 |
2 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
VM |
0 |
|
|
|
|
M |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
M (H2) = 2 г/моль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ответ: «в». |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Пример 2. |
Масса 1 л газа при нормальных условиях 0,089 г. Его молярная |
||||||||||||||||||||||
масса в г/моль равна: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
а) 12 |
|
|
|
б) 11 |
|
|
|
в) 20 |
|
|
|
|
г) 22 |
||||||||||
Дано: |
|
|
|
Решение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
m (газа) = 0,089 г |
|
|
1. |
V0 |
; |
(газа) |
|
1л |
|
0,0446 моль |
|||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vm |
|
|
|
|
22,4л |
|
|
|
|
|||||
V0 |
(газа) = 1 л |
|
|
2. |
m |
M |
m |
; M (газа) = |
0,089г |
|
2г |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
M (газа) = ? |
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
0,0446моль |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Ответ: «а» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Чему равна плотность SO2 г по водороду? |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Пример 3. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
а) 8 |
|
|
б) 16 |
в) 24 |
|
|
|
г) 32 |
|||||||||||||||
Дано: |
|
|
|
|
Решение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
SO2 |
|
|
|
|
|
M (H2) = 2 г/моль, M (SO2) = 64 г/моль |
|
|
|||||||||||||||
Дн2 (SO2) = ? |
|
|
|
Дн2 (SO2) = |
M(SO2 ) |
; |
Дн2 (SO2) = |
64 |
32 |
||||||||||||||
|
|
M(H 2 ) |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Ответ: «г»
33
Вычисление массы эквивалентного объема газа
Пример 4. Объем в литрах одного моля эквивалентов кислорода равен:
а) 5,6 |
б) 11,2 |
|
в) 22,4 |
|
|
|
г) 2,24 |
|
|||||
Дано: |
|
Решение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(О2)=1 моль |
|
1. M(f(О) = M ( |
1 |
O ) = |
1 |
16 8 г/моль |
|
||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
Z |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
V(f (O2) = ? |
|
2. 32 г O2 занимают объем 22,4 л |
|
|
|
||||||||
M (O) = 16 г/моль |
|
8 г__________________Х |
Х = |
22,4 8 |
5,6л |
||||||||
|
32 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M (O2) = 32 г/моль |
|
V (f(О2) = |
5,6 л |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ответ: «а»
Определение молярной массы вещества в газообразном состоянии
Пример 5. Неизвестное вещество массой 1,215 г, будучи переведенным в газообразном состояние при температуре 300 К и давлении 0,99∙105 Па,
занимает объем 375 мл. Определите его молярную массу.
Дано: Решение:
m (газа) = 1,215 г 1. По уравнению Менделеева – Клапейрона:
T = 300 К |
PV = |
m |
RT |
|
M |
||||
|
|
|
P = 0,99∙ 105 Па |
M(газа) = |
1,215 10 3 кг 8,3Дж моль 1 К 1 |
300К |
|
0,99 105 Па 375 10 6 м3 |
|
|||
|
|
|
|
|
V(газа) = 375 мл |
= 8,15 ∙ 10-2 кг/моль = 0,0815 кг/моль = 81,5 г/моль |
|||
M (газа) = ? |
Ответ: М (газа) = 81,5 г/моль |
|
|
|
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОКОНТОРОЛЯ
1. Дано 1,6 моль оксида углерода (IV).
Вычислить:а) массу указанного числа молей вещества; б) количество молекул в указанном числе молей вещества; в) массу одной молекулы вещества.
34
Ответ: а) 70,4 г; б) 9,6·1023молекул, в) 7,3 ·1023г.
2. Дано 1,5 моль метана. Рассчитайте: а) объем при нормальных условиях; б)
массу; в) относительную плотность по воздуху и водороду.
Ответ: а) 33,6 л; б) 24 г в) 0,55 и 8
3. Найти молярную массу вещества, зная, что 380 мл его паров при 97оС и давление 98,66 кПа имеют массу 1,9 г.
Ответ: 156г/моль
4. Определить молекулярную формулу вещества, содержащего 24,24% С, 4,05% H, 71,71%Сl, если его плотность по воздуху 3,42.
Ответ: C4H10O2
5.Олово образует два оксида. Первый содержит 78,85, второй – 88,2%
олова. Вычислить молярные массы эквивалентов металла в соединениях.
Ответ: 29,83 г/моль и 59,80 г/моль
6. Вычислить молярные массы эквивалентов H3AsO4 при реакциях обмена,
в результате которых образуются кислые и нормальные соли.
Ответ: 142 г/моль, 71 г/моль, 47,33 г/моль.