1.3 Основные газовые законы в химии

61.Уравнение состояния газа выведено Д.И. Менделеевым и Клайпероном. Оно записывается:, где Р - давление, при котором находится газ,V- объем газа,m- масса газа, М - молекулярная масса газа,R- молярная газовая постоянная, Т - температура системы. Уравнение также называется уравнением Менделеева-Клайперона. Пример: найти объем 3-х моль газа, находящегося при 106.8 кПа и температуре 400К:литра.

62.

63.а)

б)

в)

64. Газ называется идеальным, если газ подчиняется законам Клайперона-Менделеева и Рауля. Характеристика реального газа близка к идеальному, если форма его молекул близка к идеальному шару, если отсутствует взаимодействие между молекулами и столкновения молекул можно принять за упругое соударение.

65., следовательно,г/моль.

66., следовательно,г/моль.

67., следовательно,г.

68., =>литров.

69., следовательно,

70., =>кПа

71.Уравнение Клайперона записывается:, где Р - давление, при котором находится газ,V- объем газа,m- масса газа, М - молекулярная масса газа,R- молярная газовая постоянная, Т - температура системы. Оно используется при нахождении неизвестного параметра состояния газа (давления, массы, температуры, молярной массы, объема) по известным параметрам, входящим в уравнение. Пример: найти объем 3-х моль газа, находящегося при 106.8 кПа и температуре 400К:литра.

72.Нормальными условиями для газов являются 298 К, 101,3 кПа.=>литра

73.Нормальными условиями для газов являются 273 К, 101,3 кПа.=>литра.2986729,2/40520=73,71

74. Парциальное давление газа пропорционально объемной доле газа в смеси газов.Р’(N₂)= Р(общ)*w%(N₂) / 100% = 101325*78.1 / 100 = 79135 Па.Р’(О₂)= Р(общ)*w%(О₂) / 100% = 101325*20.9 / 100 = 21177 Па.Р’(Ar)= Р(общ)*w%(Ar) / 100% = 101325*0.93 / 100 = 942 Па. .Р’(СО₂)= Р(общ)*w%(СО₂) / 100% = 101325*0.03 / 100 = 30.4 Па.

75.Парциальное давление газа пропорционально объемной доле газа в смеси газов:w%(NO)=P(NO) * 100% /P(общ) = 39990*100 / (39990 + 66630) = 37,5%;w%(NO₂)=P(NO₂) * 100% /P(общ) = 66630*100 / (39990 + 66630) = 62,5%;

76.

Дано V(CH4) = 0.03 м3 Р(СН4) = 96.0 кПа V(H2) = 0.04 м3 Р(Н2) = 84.0 кПа V(CО) = 0.01 м3 Р(СО) = 108.8 кПа

Найдем количество каждого вещества из закона Клайперона-Менделеева: n = PV/RT n(CH4) = 96*30/(8.31*298) = 1.163 моль. Доля газа х1 = 1.163*100%/2.959 = 39,3% n(H2) = 84*40/(8.31*298) = 1.357 моль. Доля газа х1 = 1.357*100%/2.959 = 45,9% n(CО) = 108.8*10/(8.31*298) = 0.439 моль. Доля газа х1 = 0.439*100%/2.959 = 14,8% Vобщ = 30 + 40 + 10 = 80 литров, n(общ) = 1.163+1.357+0.439 = 2.959 моль, следовательно, Робщ = nRT/V = 2.959*8.31*298/80 = 91.6 кПа Парциальные давления: П(СН4) = 91.6*0.393 = 36 кПа, П(Н2) = 91.6*0.459 = 42 кПа, П(СО) = 91,6*0.148 = 13,6 кПа

77.V1(N₂) = 120мл = 0.120 л; Т = 20⁰С = 293 К; Р(общ) = 100 кПа, Р(Н₂О) = 2.3 кПа.Vн.у.(N₂) = ?. Найдем парциальное давление азота: Р1(N₂)= Р(общ) - Р(Н₂О) = 100 - 2.3 = 97.3 кПа.=>литра.

78.V1(Н₂) = 250мл = 0.250 л; Т = 26⁰С = 299 К; Р(общ) = 98.7 кПа, Р(Н₂О) = 3.4 кПа.Vн.у.(Н₂) = ?. Найдем парциальное давление водорода: Р1(Н₂)= Р(общ) - Р(Н₂О) = 98.7 - 3.4 = 95.3 кПа.=>литра.

79. Закон Авогадро: В равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Следствие 1. Объемы, занимаемые 1 моль газа, должны быть одинаковыми для всех газов.

Следствие 2. Один моль любого газа содержит 6,02*10²³соответствующих молекул.

Число Na= 6.02*10²³носит название постоянной Авогадро и выведено с использованием его закона. Из закона Авогадро следует, что два газа одинаковых объемов, хотя и содержат равное число молекул, имеют неодинаковые массы: масса одного газ во столько же раз больше массы другого газа, во сколько раз относительная молекулярная масса первого больше, чем относительная молекулярная масса второго. Закон Авогадро имел фундаментальное значение в истории развития атомно-молекулярного учения.

80. Закон Авогадро: В равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.m(O₂) = 8.0 г.n(O₂) =m/M= 8 / 32 = 0.25 моль.V(O₂) =n*Vм = 0.25 * 22.4 = 5.6 литров.

81.V(H₂) = 280 литров.n(H₂) =V/Vм = 280 / 22.4 = 12.5 моль.m(Н₂) =n(H₂)*M(Н₂) = 12.5*2 = 25 грамм.

82.V(газа) = 600 мл.n(газа)=V/Vм = 0.6 / 22.4 = 0.0268 моль.M(газа)=m(газа) /n(газа) = 1.714 / 0.0268 = 64 грамм/моль.

83.n(СО₂) = 10 моль.V(СO₂)=n*Vм = 10 * 22.4 = 224 литра.m(СО₂)=n(СО₂)*M(СО₂) = 10*44 = 440 грамм.

84.V(газа) = 2 л.n(газа) =V/Vм = 2 / 22.4 = 0.089 моль.а)Молярная масса газа:M(газа) =m(газа) /n(газа) = 2.5 / 0.089 = 28 грамм/моль.б)Молекулярная масса газа = 28.в) абсолютная масса одной молекулыm= 28 / 6,02*10²³= 4,65 *10^-23грамм.

85. а) Даны равные количества азота и водорода:n(H₂) =n(N₂). Согласно закону Авогадро, «в равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул», т.е. отношение объемов азота и водорода равно 1.

б) Даны равные массы азота и водорода: m(H₂) =m(N₂).=> V(H₂) = n(H₂)/Vм = ==>

86.Газ называется идеальным, если газ подчиняется законам Клайперона-Менделеева и Рауля. Характеристика реального газа близка к идеальному, если форма его молекул близка к идеальному шару, если отсутствует взаимодействие между молекулами и столкновения молекул можно принять за упругое соударение. Молекулы водорода по свойствам более близки к идеальному газу, чем молекулы азота. Поэтому молярный объем водорода ближе к идеальному значению, чем молярный объем азота.

87.Относительная плотность газа вещества А по веществу B - отношение относительной молекулярной массы А к относительной молекулярной массе вещества B.D_B(A)=M(A)/MB).D_{воздуху}(Cl₂) =M(Cl₂)/M(воздуха) = 71/29 = 2.45;D_{кислороду}(С₂Н₄) =M(C₂Н₄)/M(О₂) = 28/32 = 0.875.

88.D_{воздуху}(Ацетона)=2.D_B(A)=M(A)/MB), следовательно, М(ацетона) =D_{воздуху}*М(воздуха) = 2*29 = 58 г/моль.

89.D_{кислороду}(S_x)=8.D_B(A)=M(A)/MB), следовательно, М(S_x)=D_{кислороду}*М(кислорода) = 8*32 =256 г/моль. х = М(S_x)/ М(S) = 256/32 = 8 атомов.

90.D_{водороду}(N₂+O₂)=15.D_B(A)=M(A)/MB). Средняя молекулярная масса смеси азота и кислорода равна М(N₂+O₂) =D_{водороду}*М(водорода) = 15*2 = 30 г/моль. Пусть х и у - соответственно объемные доли азота и кислорода в смеси. Составим систему:

х*М(N₂) + у*М(O₂) = 30

х + у = 1, следовательно у = 1 - х

х*М(N₂) + (1 - х)*М(O₂) = 30 => 28x+ 32 - 32x= 30 =>x = 0.5=>y =1 - 0.5= 0.5

91.Валентностью данного элемента называется число атомов соединяющегося с ним другого элемента. К элементам переменной валентности относятся: азот:B=1 -N₂O,B=2 -NO,B=3 -N₂O₃; железо: В=2 -FeO,B=3Fe₂O₃, и многие другие элементы.

92.Валентностью данного элемента называется число атомов соединяющегося с ним другого элемента, т.е. валентность - это число связей с другими элементами, которые образует данный элемент. Постоянная валентность = 1: К,Li, Na, Rb - KCl, LiF, NaOH, RbF. Постоянная валентность = 2:Ca,Mg,Be-CaS,Mg(OH)₂,BeCl₂, Постоянная валентность = 3:Al,Ga,In-AlPO₄,Ga(OH)₃,InCl₃, К элементам переменной валентности относятся: азот:B=1 -N₂O,B=2 -NO,B=3 -N₂O₃; железо: В=2 -FeO,B=3Fe₂O₃, и многие другие элементы.

93.Валентностью данного элемента называется число атомов соединяющегося с ним другого элемента, т.е. валентность - это число связей с другими элементами, которые образует данный элемент. Соответственно, максимальная валентность - это максимальное число связей, которые может образовать элемент в соединении. Максимальная валентность:P= 5 -H₃PO₄,Cl= 7 -HClO₄,S= 6 -SO₃,Xe= 8 -XeF₈.

94.Максимальная валентность:Sn=4 -H₂SnO₃,Sb=5 -SbCl₅,Se=6 -SeO₃,Br=7 -HBrO₄.

95.Максимальная валентность:V=5 -HVO₃,Cr=6 -K₂CrO₄,Mn=7 -KMnO₄,Ru=8 -RuO₄.

96. Значения валентности различаются на 2 у:серы-SO₂/SO₃,хлора-HClO/HClO₂,таллия-TlCl/TlCl₃.

97. Значения валентности различаются на 1 у:меди-Cu₂O/CuO,железа-FeO/Fe₂O₃,титана-Ti₂O₃/TiO₂.

98.

Соединение	H2S	SO3	H2SO3	SO2	H2SO4	CS2
Валентность серы	2	6	4	4	6	2

99.

Соединение	NH3	N2O	NO	N2O3	HNO2	NO2	N2O5	HNO3	NH4NO3	NH4NO2	N2H4	Na3N
Валентность азота	3	1	2	3	3	4	5	5	3,5	3,3	2	3

100.

Соединение	NaCl	CaCl2	Cl2O	HClO	HClO2	KClO3	Cl2O7	HClO4
Валентность хлора	1	2	1	1	3	5	7	7

101.По периоду максимальная валентность химических элементов увеличивается в связи с добавлением валентных электронов.Si: В=4 - SiO₂, P: В=5 - PCl₅, S: В=6 - SO₃, I: В=7 - HIO₄.

102. Максимальная валентность химического элемента совпадает с номером группы в ПС.Ge: В=4 -GeO₂,P: В=5 -PCl₅,Se: В=6 -SeO₃,Cl: В=7 -HClO₄.

103.Максимальная валентность химического элемента совпадает с номером группы в периодической системе, поэтому по периоду с увеличением атомного номера максимальная валентность увеличивается. По группе, в связи с уменьшением притяжения ядром валентных (внешних) электронов максимальная валентность с увеличением атомного номера уменьшается. Максимальная валентностьSn=4 -H₂SnO₃,Sb=5 -SbCl₅,Тe=6 - ТeO₃,Br=7 -HBrO₄,Xe=8 -XeF₈.

104.Максимальная валентность химического элемента совпадает с номером группы в ПС. Третий период -Na:B=1 -NaCl,Mg:B=2 -MgS,Al:B=3 -AlN,Si: В=4 -SiO₂,P: В=5 -PCl₅,S: В=6 -SO₃,Cl: В=7 -HClO₄.

105.Максимальная валентность химического элемента совпадает с номером группы в ПС. Четвертый период -K:B=1 -KCl,Ca:B=2 -CaS,Ga:B=3 -GaN,Ge: В=4 -GeO₂,As: В=5 -AsCl₅,Se: В=6 -SeO₃,Br: В=7 -HBrO₄.

106. Это переходныеd- ,f-металлы. Например, Co, Rh, Tb, Cm: Co(OH)₃, RhCl₃, TbCl₃, CmBr₃.

107. AlH₃, Al₂O₃, AlN, Al₄C₃, Al₂S₃, AlF₃

108. PH₃, P₂O₅, AlN, Na₃P, P₂S₅, PF₅

109. Хлориды: BCl₃,SiCl₄, PCl₅, SnCl₂, MgCl₂, Сульфиды: B₂S₃, SiS₂, P₂S₅, SnS, MgS.

110. Оксиды азота: I - N₂O, II - NO, III - N₂O₃, IV - NO₂, V - N₂O₅; Марганца: II - MnO, III - Mn₂O₃, IV - MnO₂, VI - MnO₃, VII - Mn₂O₇; Хрома: II - CrO, III - Cr₂O7₃, IV - CrO₂.

111. Структурная формула не отражает реального строения молекулы или элементарной кристаллической решетки, однако позволяет рассчитать кратность связей в молекуле и валентность атомов.Al₂O₃ - O=Al-O-Al=O,

112.Структурная формула позволяет рассчитать кратность связей в молекуле и валентность атомов.

113. Структурная формула позволяет рассчитать кратность связей в молекуле и валентность атомов.

115.Валентность элементов совпадает с количеством связей между атомами в молекуле:

Структурная формула не отражает реального строения молекулы или элементарной кристаллической решетки.

116.Фосфорная кислота - трехосновная, фосфористая - двухосновная, фосфорноватистая - одноосновная (по числу атомов водорода, связанных с атомами кислорода).

117.Номер группы, в которой элемент расположен, совпадает с валентностью элемента по кислороду. Номер группы минус 8 - валентность элемента по водороду.Углерод(4 группа) - по кислороду В=4, по водороду В=8-4=4,азот(5 группа) - по кислороду В=5, по водороду В=8-5=3.сера (6 группа) - по кислороду В=6, по водороду В=8-6=2,хлор(7 группа) - по кислороду В=7, по водороду В=8-7=1.

118.В соединениях с кислородом валентность элемента совпадает с количеством валентных электронов, т.к. кислород притягивает электроны, а в соединении с водородом - с числом вакантных мест для электронов на валентном уровне, т.к. водород отдает электроны. Сумма вакантных мест и валентных электронов равна восьми, что объясняет наблюдаемую закономерность.

119. Электронная валентность кислорода одинакова, а стехиометрическая разная в соединениях: Н₂О (Вэ=2, Вс=2) и Н₂О₂- (Вэ=2, Вс=1).

120.Хлорид аммония:NH₄Cl- электронная валентность =3, стехиометрическая = 4; перекись водорода: Н₂О₂- электронная валентность =2, стехиометрическая = 1.