3. Расчёты по химическим формулам и уравнениям на основе газовых законов.

Решение многих задач по химии значительно упрощается, если при вычислениях применяются газовые законы и вытекающие из них фактические выводы:

1 моль любого газа ( или пара) занимает при нормальных условиях, т. е. при 0⁰С и 760 мм давления, объём, равный 22,4 литра;

молекулярная масса (М) газа ( или пара ) равна его удвоенной плотности по водороду (D):

М = 2D

D = .

Так как водород легче воздуха в 14,5 раза, то плотность газа по воздуху ( d ) равна:

d = .

D = 14,5d.

Поставив в формулу М + 2D значение D, равное 14,5 d, получаем:

М = 2 × 14,5d или М = 29d.

d =

Так как 1 моль газа занимает при нормальных условиях объём, равный 22,4 л, то, зная формулу газа, можно вычислить:

а)объём, занимаемый 1 граммом газа при нормальных условиях, по формуле:

V =

б) массу 1 литра газа, измеренного при нормальных условиях:

m = .

Если же известна масса 1 литра газа, измеренного при нормальных условиях, то легко вычислить молекулярную массу газа ( моль ) по формуле:

1 моль = 22,4 × m

3.1 Нахождение массы заданного объёма газа, заданного при нормальных условиях.

Пример. Найти массу 1 литра кислорода, измеренного при нормальных условиях.

Решение:

Формула кислорода О₂ , молекулярная масса кислорода равна 32(16 × 2 = 32). Масса 1 моль 32 г. Следовательно, 32 г кислорода занимают при нормальных условиях объём, равный 22,4 л. На этом основании делаем следующую запись:

22,4 Л весят 32 г

1 Л весит х г

22,4 : 1 = 32 : Х

Х = 32 : 22,4 = 1,43 (г).

Ответ: масса 1 литра кислорода, измеренного при нормальных условиях, равна 1,43 г.

Справочный материал:

Чтобы узнать массу 1 л любого газа ( или пара ), измеренного при нормальных условиях , следует число, выражающее молекулярную массу газа, разделить на 22,4.

Нормальные условия — стандартные физические условия, с которыми обычно соотносят свойства веществ. Нормальные условия определены IUPAC (Международным союзом практической и прикладной химии) следующим образом:

Атмосферное давление 101325 Па = 760 мм рт. ст..

Температура воздуха 273,15 K = 0° C.

Закон Авогадро:

один из основных законов идеальных газов, согласно которому в равных объёмах различных газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул. Число молекул в одном моле называют числом Авогадро. Закон был открыт А. Авогадро в 1811 году:

1) 1 моль любого идеального газа при одинаковых температурах и давлениях занимает один и тот же объём, равный 22,4 литра при давлении 101 325 Па/м2 (760 мм рт. ст.) и температуре 0°С;

2) плотности r2 и r1 двух идеальных газов при одних и тех же давлении и температуре прямо пропорциональны (и удельные объёмы V₁ и V ₂ обратно пропорциональны) их молекулярным массам M2. и M1 :

Задания:

1)Какова масса при н.у. 2,5 л: а) сероводорода; б) оксида серы(IY); в) паров оксида серы(YI); г) паров CS₂? Ответ: а)3,8 г, б)7.1 г, в) 8.9 г, г) 8.4 г.

2)Сколько граммов воздуха необходимо для окисления 160 г серы? (Содержание кислорода в воздухе равно 23% по массе.) (Ответ: 696 г.)