16 Г ch4 занимают объем 22,4 л

25 г CH₄ - х л

х = V (CH₄) = 35 л.

Определим число молекул метана в данном объеме:

22,4 Л ch4 содержат 6,02∙1023 молекул

35 л CH₄ - у молекул

у = N (CH₄) = 9,41∙10²³ молекул.

Пример 4. Вычислить массу и определить количество молей сероводорода H₂S, за­ни­ма­ю­ще­го при 17 ºС и 98,64 кПа объем 1,8 л.

Решение. Объем H₂S, приведенный к нормальным условиям составляет:

V₀(H₂S) = (P/P₀)(T₀/T)V = (98,64/101,3)(273/290)1,8 = 1,65 л

1 Моль h2s занимает объем 22,4 л

х моль - 1,65 л

х = ν = 1,65/22,4 = 0,0737 моль

Масса H₂S составляет: m = M(H₂S)  ν = 34,080,0737 = 2,51 г.

Пример 5. Какой объем займет при 20 ºС и 250 кПа аммиак массой 51 г?

Решение. Определяем количество молей аммиака:

ν = m/M(NH₃) = 51/17 = 3 моль.

Объем аммиака при нормальных условиях составит:

V₀ = V₀(M) ν = 22,43 = 67,2 л,

а при экспериментальных условиях в соответствии с уравнением Клапейрона:

V = (Р₀/P)(T/T₀)V₀ = (101,3/250)(293/273)67,2 = 29,2 л

Пример 6. Сколько молекул содержится в 1 мл водяного пара при 25 ºС и 3173 Па?

Решение. По уравнению Менделеева - Клапейрона определим количество мо­лей во­­дя­ного пара⁹:

ν = (pV)/(RT) = (317310^-4)/(8,314298) = 1,2810^-6 моль

и с помощью постоянной Авагадро - число молекул:

N = ν N_A = 1,2810^-66,02310²³ = 7,7110¹⁷ молекул.

Подобно воздуху, газы часто представляют собой смеси индивидуальных хи­ми­чес­ких сое­ди­нений. Для расчетов массы и числа молей индивидуального химического со­единения по уравнениям Менделеева-Клапейрона и Клапейрона в этом случае ис­поль­зуется величина не общего давления газовой смеси, а пар­ци­ального давления газа конкретного химического соединения. Парциальное дав­ление газа в газовой смеси р - это то давление, которое производил бы газ ин­ди­ви­дуального соединения, занимая при тех же условиях объем всей газовой сме­си. В соответствии с законом парциальных давлений Дальтона – общее дав­ле­ние смеси газов (Р), не вступающих в химическое взаимодействие, равно сумме парциальных давлений (р₁, р₂, р₃…) ее составных час­тей:

Р = р₁ + р₂ + …р_n.

Пример 7. Рассчитать парциальные давления газов в воздухе, если общее дав­ление P = 101,3 кПа, а состав сухого воздуха в объемных процентах сос­тав­ля­ет: 78,09% N₂, 20,95% О₂, 0,932% Ar и 0,03% CO₂.

Решение. Парциальное давление каждого газа пропорционально его объем­но­му содержанию: p(N₂) = 0,7809101,3 = 79,1 кПа, р(О₂) = 0,2095101,3 = 21,2 кПа, р(Ar) = 9,3210^-3101,3 = 0,94 кПа, р(СО₂) = 310^-4101,3 = 0,304 кПа.

Важным в химической практике является случай, когда газ индивидуального хими­чес­кого соединения, собирают над запирающей его жидкостью, имеющей собствен­ное давление пара, которым нельзя пренебречь. В этом случае полу­ча­ет­ся газовая смесь, состоящая из газа химического соединения и паров запи­ра­ю­щей жидкости, общее давление которой определяется суммой парциальных дав­лений газа и пара. В связи с этим при проведении расчетов массы и числа мо­лей химического соединения не­обходимо использовать его парциальное дав­ле­ние (р), которое определяется раз­ностью общего давления (Р) и парци­аль­но­го давления паров запирающей жидкости:

р = Р - р_пара

Пример 8. Вычислить массу 70 мл кислорода, собранного над водой при 27 ⁰С и 103,3 кПа, если давление пара воды при той же температуре составляет 1 кПа.

Решение. Определим парциальное давление кислорода в смеси с водяным па­ром:

р(О₂) = Р – р(Н₂О) = 102,3 – 1 = 102,3 кПа

Приведем объем кислорода к нормальным условиям:

V₀ = (P(O₂)/P₀)(T₀/T)V = (102,3/101,3)(273/300)0,07 = 0,0643 л

и, используя молярный объем 22,4 л, рассчитаем массу кислорода: