Закон Авогадро (1811 г.)
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