Какое количество вещества содержится при нормальных условиях
В сентябре, когда я начинаю работать с новыми учениками, всегда волнуюсь. Первые занятия – самые важные, поскольку происходит построение “призмы”, через которую я буду передавать знания и опыт, а ученик – воспринимать информацию и учиться работать с ней.
Я преподаю химию как точный предмет, в основе которого лежит строгая математическая логика. Я учу строить систему в любой поступающей информации, видеть главные узлы системы и связи между ними. Только так можно изучить такой сложный предмет, каким является химия. Ребята учатся грамотно учиться, затем свои знания и опыт работы они переносят в высшую школу, изучая более сложные медицинские предметы.
Не все проходит гладко. Накопление информации и опыта всегда индивидуально и связано с формированием сложной системы условных рефлексов. Но даже в самых тяжелых и запущенных случаях я не опускаю руки, использую современные технологии нейрофизиологии для ускорения процесса образования и повышения его качества.
Вспоминаю 2008 год. Это был последний год без ЕГЭ. Тяжелые задания на письменных вступительных экзаменах подразумевали серьезную подготовку, особенно по решению сложных задач. В тот год у меня были очень сильные ученики. Все как на подбор, быстро схватывали материал, набирались опыта и решали сложные задачи. И только Дима резко отставал от всех остальных. На занятиях он работал отлично, но как только покидал стены кабинета, весь изученный материал и накопленный опыт исчезали бесследно. На следующем занятии приходилось начинать все с начала. Так продолжалось несколько месяцев. Я понимала, что это не вина, а беда мальчика, а ключ к решению проблемы спрятан в индивидуальных особенностях физиологии высшей нервной деятельности. Пришлось обратиться за советом к своим бывшим ученикам, профессиональным нейрофизиологам. Как решилась проблема Димы и кем он стал теперь, я расскажу позже. А мы продолжим изучать химию. Тема сегодняшней статьи – количество вещества (моль).
Количество вещества (моль)
Количество вещества (моль) – важная расчетная величина в химии. Это именно тот золотой ключик, которым открывают любую, даже самую потайную дверь химической задачи. Термины “моль” и “молекула” – однокоренные, они произошли от латинского слова “moles”. В XVII в. появился термин “молекула” (“маленькая масса”). Понятие “моль” (“большая масса”, “порция”) появилось в начале XX века. Автор термина “моль” – немецкий химик и физик Вильгельм Оствальд.
Количество вещества определяется числом частиц, из которых состоит данное вещество (атомов, молекул, ионов), и обозначается греческой буквой “ню”. Для характеристики количества вещества в химии используют особую единицу измерения – моль.
Моль – это количество вещества, которое содержит столько структурных единиц (атомов, молекул, ионов), сколько атомов углерода содержится в 12 г изотопа углерода 12С. Экспериментально установлено, что один моль любого вещества содержит число Авогадро структурных единиц. В настоящее время известно более 60 независимых экспериментальных методов определения значения числа Авогадро.
Молярная масса – это масса 1 моля вещества, то есть отношение массы вещества к его количеству, выраженное в г/моль.
Абсолютная масса одной молекулы (атома) определяется делением молярной массы на число Авогадро
Итак, мы освоили первые математические формулы для химических расчетов. Попробуем закрепить наши знания и умение пользоваться этими формулами на решении простейших задач по химии.
Задача 1
Определите массу карбоната натрия и воды, которые содержатся в 0,8 моль кристаллической соды
Задача 2
Вычислите абсолютную массу одной молекулы углекислого газа в граммах
Задача 3
Образец вещества, массой 5,6 г содержит десятую часть числа Авогадро молекул. Определите молярную массу вещества
Задача 4
Эквимолярная смесь оксида фосфора (V) и диоксида кремния имеет массу 60,6 г. Определите массу оксида фосфора (V)
Вот мы и освоили первые, самые важные расчетные величины и поучились с ними работать. Но это еще не все. С количеством вещества можно вытворять такие замечательные трюки, которые вы даже представить не можете! Об этом скоро в следующих статьях.
А теперь о Диме и его проблеме с изучением химии. Тайна лежала в индивидуальных особенностях бета-тета активности головного мозга. Мои бывшие ученики, а теперь – ведущие нейрофизиологи МГУ работают с ритмами мозга. Они определили, что бета-тета ритмы мозга находится под влиянием гиппокампа, который играет ключевую роль в ускоренной переработке информации и активации долговременной памяти. Стимуляция бета-тета волновой активности способствует изучению иностранных языков, усвоению новых терминов, более быстрому и конструктивному получению фундаментальных знаний. Дима прошел курс БОС терапии по стимуляции мозговой активности в одной из лабораторий МГУ. Уже через месяц он не только достиг уровня своих товарищей, но и даже превзошел их. Как показали исследования, после трех часов решения задач по химии также происходил невероятный всплеск бета-тета волн, а через три месяца регулярных занятий формировался высокий уровень бета-тета потенциала! Дима блестяще сдал вступительные экзамены и в 2008 году поступил в РГМУ им. Н.И.Пирогова (РНИМУ им. Н.И. Пирогова). Сегодня Дима работает врачом-педиатром в одной из центральных клиник Москвы.
Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии https://repetitor-him.ru. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами. Звоните мне +7(903) 186-74-55. Приходите ко мне на курс, на Мастер-классы “Решение задач по химии” – и вы сдадите ЕГЭ с высочайшими баллами, и станете студентом престижного ВУЗа!
PS! Если вы не можете со мной связаться из-за большого количества звонков от моих читателей, пишите мне в личку ВКонтакте, или на Facebook. Я обязательно отвечу вам.
Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова
Источник
ГДЗ Химия 8 класc Габриелян О.С. , Остроумов И.Г., Сладков С.А., 2018, §11 МОЛЯРНЫЙ ОБЪЁМ ГАЗОВ
ПРОВЕРЬТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1. Какие условия называются нормальными?
При температуре 0°С и давлении 760 мм рт.ст.
Упражнение 2. Сформулируйте закон Авогадро и следствия, вытекающие из этого закона.
Закон: «В равных объёмах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул».
Следствие 1: «Одинаковое число молекул разных газов при одинаковых условиях занимает одинаковый объём».
Следствие 2: «Отношение масс одинаковых объёмов различных газов при одинаковых условиях равно отношению их молярных масс».
Упражнение 3. Перечислите, какую информацию несёт формула газообразного вещества.
1 ) индивидуальное вещество;
2) тип вещества (простое или сложное);
3) одну молекулу вещества (для веществ, имеющих молекулярное строение), формульную единицу (для веществ, имеющих немолекулярное строение);
4) качественный состав вещества, т. е. какие химические элементы входят в его состав;
5) количественный состав вещества, т. е. число атомов каждого химического элемента в составе его одной формульной частицы.
6) формула показывает количество вещества, равное 1 моль.
ПРИМЕНИТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1. Какое количество вещества при нормальных условиях составляют указанные объёмы различных газов:
а) 11,2 л кислорода;
Дано: V(O2)=11,2 л
Найти: ʋ(O2)-?
Решение:
1-способ
ʋ(O2)=V(O2)/VM=11,2 л : 22,4 л/моль=0,5 моль
2-й способ
Для нахождения количества вещества кислорода составляем пропорцию и решаем её:
22,4 л O2 содержит 1 моль вещества,
11,2 л O2― х моль вещества
22,4 л / 11,2 л = 1 моль / х моль, отсюда по свойству пропорции
х моль • 22,4 л = 11,2 л • 1 моль
х = 11,2 л • 1 моль : 22,4 л=0,5 моль
Ответ: 0,5 моль
б) 5,6 л метана;
Дано: V(CH4)=5,6 л
Найти: ʋ(CH4)-?
Решение:
1-й способ
ʋ(CH4)=V(CH4)/VM=5,6 л : 22,4 л/моль=0,25 моль
2-й способ
Для нахождения количества вещества метана составляем пропорцию и решаем её:
22,4 л CH4 содержит 1 моль вещества,
5,6 л CH4 ― х моль вещества
22,4 л / 5,6 л = 1 моль / х моль, отсюда по свойству пропорции
х моль • 22,4 л = 5,6 л • 1 моль
х = 5,6 л • 1 моль : 22,4 л=0,25 моль
Ответ: 0,25 моль
в) 896 мл сероводорода;
Дано: V(H2S)=896 мл
Найти: ʋ(H2S)-?
Решение:
1-й способ
ʋ(H2S)=V(H2S)/VM=896 мл : 22,4 мл/ммоль=40 ммоль
2-й способ
Для нахождения количества вещества сероводорода составляем пропорцию и решаем её:
22,4 мл H2S содержит 1 ммоль вещества,
896 мл H2S ― х ммоль вещества
22,4 мл / 896 мл = 1 ммоль / х ммоль, отсюда по свойству пропорции
х ммоль • 22,4 мл = 896 мл • 1 ммоль
х = 896 мл • 1 ммоль : 22,4 мл=40 ммоль
Ответ: 40 ммоль
г) 1 м3 углекислого газа?
Дано: V(CO2)= 1 м3
Найти: ʋ(СO2)-?
Решение:
1-й способ
ʋ(СO2)= V(СO2)/VM=1 м3 : 22,4 м3/кмоль=0,04464 кмоль=44,64 моль
2-й способ
Для нахождения количества вещества углекислого газа составляем пропорцию и решаем её:
22,4 м3 CO2 содержит 1 кмоль вещества,
1 м3 CO2 ― х кмоль вещества
22,4 м3 / 1 м3 = 1 кмоль / х кмоль, отсюда по свойству пропорции
х кмоль • 22,4 м3 = 1 м3 • 1 кмоль
х = 1 м3 • 1 кмоль : 22,4 м3=0,04464 кмоль=44,64 моль
Ответ: 44,64 моль
Изменятся ли ответы, если в условии задания не указывать названия газов? Нет, не изменятся.
Поясните ответ. Любой газ в количестве вещества 1 моль при условиях, которые называются нормальными (н. у.), будет занимать один и тот же объём, который называют молярным объёмом.
Упражнение 2. Найдите плотности следующих газов (н.у.):
Объяснение. Поставим в формулу ρ=m/V выражения из формул вычисления массы и объёма: m=γ•M и V=γ•VM, получим формулу вычисления плотности газов при н.у.: ρ=m/V=(γ•M)/(γ•VM)=M/VM, следовательно ρ=M/VM.
а) углекислого газа СО2;
Дано: CO2
Найти: ρ(СO2)-?
Решение:
Mr(CO2)=Ar(C)+2•Ar(O)=12+2•16=44, M(CO2)=44 г/моль
ρ(СO2)=M(CO2):VM=44 г/моль : 22,4 моль/л=1,96 г/л
Ответ: 1,96 г/л
б) сернистого газа SO2;
Дано: SO2
Найти: ρ(SO2)-?
Решение:
Mr(SO2)=Ar(S)+2•Ar(O)=32+2•16=64, M(SO2)=64 г/моль
ρ(SO2)=M(SO2):VM=64 г/моль : 22,4 моль/л=2,86 г/л
Ответ: 2,86 г/л
в ) аммиака NН3;
Дано: NН3
Найти: ρ(NН3)-?
Решение:
Mr(NН3)=Ar(N)+3•Ar(H)=14+3•1=17, M(NН3)=17 г/моль
ρ(NН3)=M(NН3):VM=17 г/моль : 22,4 моль/л=0,76 г/л
Ответ: 0,76 г/л
г) метана СН4.
Дано: СН4
Найти: ρ(СН4)-?
Решение:
Mr(СН4)=Ar(C)+4•Ar(H)=12+4•1=16, M(СН4)=16 г/моль
ρ(СН4)=M(СН4):VM=16 г/моль : 22,4 моль/л=0,71 г/л
Ответ: 0,71 г/л
Упражнение 3. Найдите относительную плотность кислорода:
а) по водороду;
Дано: O2
Найти: DH2(O2)-?
Решение:
M(O2)=Mr(O2)=2•Ar(O)=2•16=32 г/моль
M(H2)=Mr(H2)=2•Ar(H)=2•1=2 г/моль
DH2(O2)=М(O2)/М(H2)= 32 г/моль : 2 г/моль=16
Ответ: DH2(O2)=16
б) по воздуху.
Дано: O2
Найти: Dвоздуха(O2)-?
Решение:
M(O2)=Mr(O2)=2•Ar(O)=2•16=32 г/моль
Dвоздуха(O2)=М(O2)/М(воздуха)=32 г/моль : 29 г/моль=1,103
Ответ: Dвоздуха(O2)=1,103
Упражнение 4. Одно из газообразных соединений углерода с кислородом массой 6,25 г занимает (н.у.) объём, равный 5 л. Определите молярную массу соединения.
Дано: m(соединения)=6,25 г, V(соединения)=5 л
Найти: М(соединения)-?
Решение:
Молярную массу газа легко рассчитать, имея массу 1 литра, т.е. плотность ρ=m/V.
ρ(соединения)=m(соединения)/V(соединения)=6,25 г : 5 л=1,25 г/л
M(соединения)=VМ•ρ(соединения)=22,4 л/моль•1,25 г/л=28 г/моль
Соединение СО: 12 + 16=28
Ответ: M(СО)=28 г/моль
Упражнение 5. Рассчитайте количество вещества, массу и объём (н.у.) порции азота N2 содержащей
а) 9,03•1023 атомов азота.
Дано: N(N)=9,03•1023 атомов
Найти: ʋ(N2)-?, m(N2)-?, V(N2)-?
Решение:
1. Количество вещества рассчитываем по формуле: ʋ=N/NА, где NА=6,02•1023моль-1 – число Авогадро.
ʋ(N)=N(N)/NА=9,03•1023 : 6,02•1023 моль-1= 1,5 моль
В 1 моль вещества азота N2 содержится 2 моль атомов азота N, тогда 1 моль атомов азота будут содержаться в 1/2 моль вещества азота, а 1,5 моль атомов азота будут содержаться в таком количестве вещества азота:
ʋ(N2)=1/2 • ʋ(N)=1/2 • 1,5 моль=0,75 моль
2. Массу вещества рассчитываем по формуле: m=ʋ•M, где M=Mr г/моль.
M(N2)=Mr(N2)=2•Ar(N)=2•14=28 г/моль
m(N2)=ʋ(N2)•M(N2)=0,75 моль • 28 г/моль=21 г
3. Объём вещества рассчитываем по формуле: V=ʋ•VM, где VM=22,4 л/моль – молярный объём.
V(N2)=ʋ(N2)•VM=0,75 моль • 22,4 л/моль=16,8 л
Ответ: 0,75 моль, 21 г, 16,8 л
б) 9,03•1023 молекул азота.
Дано: N(N2)= 9,03•1023 молекул
Найти: ʋ(N2)-?, m(N2)-?, V(N2)-?
Решение:
1. Количество вещества рассчитываем по формуле: ʋ=N/NА, где NА=6,02•1023моль-1 – число Авогадро.
ʋ(N2)=N(N2)/NА=9,03•1023: 6,02•1023 моль-1= 1,5 моль
2. Массу вещества рассчитываем по формуле: m=ʋ•M, где M=Mr г/моль.
M(N2)=Mr(N2)=2•Ar(N)=2•14=28 г/моль
m(N2)=ʋ(N2)•M(N2)=1,5 моль • 28 г/моль=42 г
3. Объём вещества рассчитываем по формуле: V=ʋ•VM, где VM=22,4 л/моль – молярный объём.
V(N2)=ʋ(N2)•VM=1,5 моль • 22,4 л/моль=33,6 л
Ответ: 1,5 моль, 42 г, 33,6 л
Упражнение 6. Какая масса углерода содержится:
а) в 2 моль углекислого газа;
Дано: ʋ(CO2)=2 моль
Найти: m(С)-?
Решение:
1. В 1 моль вещества CO2 содержится 1 моль атомов углерода С, тогда в 2 моль СО2 будет содержаться количество атомов углерода:
ʋ(С)=ʋ(СO2)=2 моль
2. Массу вещества рассчитываем по формуле: m=ʋ•M, где M=Mr г/моль.
M(С)=Ar(С) г/моль=12 г/моль
m(С)=ʋ(С)•M(С)=2 моль •12 г/моль=24 г
Ответ: 24 г
б) в 67,2 л угарного газа СО (н.у.);
Дано: V(CO)=67,2 л
Найти: m(С)-?
Решение:
1. Количество вещества рассчитываем по формуле: ʋ=V/VM, где VM=22,4 л/моль – молярный объём.
ʋ(СO)=V(СO)/VM=67,2 л : 22,4 л/моль=3 моль
В 1 моль вещества CO содержится 1 моль атомов углерода С, тогда в 3 моль СО будет содержаться такое количество атомов углерода:
ʋ(С)=ʋ(СO)=3 моль
2. Массу вещества рассчитываем по формуле: m=ʋ•M, где M=Mr г/моль.
M(С)=Ar(С) г/моль=12 г/моль
m(С)=ʋ(С)•M(С)=3 моль •12 г/моль=36 г
Ответ: 36 г
в) в 13 мг ацетилена С2Н2?
Дано: m(C2Н2)=13 мг
Найти: m(С)-?
Решение:
1. Количество вещества рассчитываем по формуле: ʋ=m/M, где M=Mr г/моль.
Mr(C2Н2)=2•Ar(С)+2•Ar(Н)=2•12+2•1=26, поэтому M(С2Н2)= 26 мг/ммоль
ʋ(С2Н2)=m(С2Н2)/M(С2Н2)=13 мг : 26 мг/ммоль=0,5 ммоль
В 1 моль вещества С2Н2 содержится 2 моль атомов углерода С, тогда в 0,5 ммоль С2Н2 будет содержаться такое количество атомов углерода:
ʋ(С)=2•ʋ(С2Н2)= 2•0,5 ммоль=1 ммоль
2. Массу вещества рассчитываем по формуле: m=ʋ•M, где M=Mr г/моль.
M(С)= Ar(С) г/моль =12 мг/ммоль
m(С)=ʋ(С)•M(С)=1 ммоль •12 мг/ммоль=12 мг
Ответ: 12 мг.
Упражнение 7. Расположите следующие газы в порядке возрастания их плотностей при н.у.: неон Ne, сернистый газ SO2, метан СН4, фтор F2, аммиак NН3.
Дано: Ne, SO2, СН4, F2, NН3
Найти: ρ(Ne)-?, ρ(SO2)-?, ρ(CH4)-?, ρ(F2)-?, ρ(NН3)-?.
Решение:
Рассчитываем плотность неона Ne.
M(Ne)=Ar(Ne)=20 г/моль
ρ(Ne)=M(Ne):VM=20 г/моль : 22,4 л/моль=0,893 г/л
Рассчитываем плотность сернистого газа SO2.
Mr(SO2)=Ar(S)+2•Ar(O)=32+2•16=64, M(SO2)=64 г/моль
ρ(SO2)= M(SO2):VM=64 г/моль : 22,4 л/моль = 2,86 г/л
Рассчитываем плотность метана СН4.
Mr(СН4)=Ar(C)+4•Ar(H)=12+4•1=16, M(СН4)=16 г/моль
ρ(СН4)= M(СН4):VM=16 г/моль : 22,4 л/моль = 0,71 г/л
Рассчитываем плотность фтора F2.
M(F2)=Mr(F2)=2•Ar(F)= 28 г/моль
ρ(F2)= M(F2):VM=28 г/моль : 22,4 л/моль = 1,25 г/л
Рассчитываем плотность аммиака NН3.
Mr(NН3)=Ar(N)+3•Ar(H)=14+3•1=17, M(NН3)=17 г/моль
ρ(NН3)= M(NН3):VM=17 г/моль : 22,4 л/моль = 0,76 г/л
ρ(СН4)<ρ(NН3)< ρ(Ne)<ρ(F2)<ρ(SO2)
Ответ: метан, аммиак, неон, фтор, сернистый газ.
Источник
Количество вещества — физическая величина, характеризующая количество однотипных структурных единиц, содержащихся в веществе. Под структурными единицами понимаются любые частицы, из которых состоит вещество (атомы, молекулы, ионы, электроны или любые другие частицы)[1]. Единица измерения количества вещества в Международной системе единиц (СИ) и в системе СГС — моль[2]. Без конкретизации объекта рассмотрения термин «количество вещества» не используют[K 1].
Применение[править | править код]
Эта физическая величина используется для измерения макроскопических количеств веществ в тех случаях, когда для численного описания изучаемых процессов необходимо принимать во внимание микроскопическое строение вещества, например, в химии, при изучении процессов электролиза, или в термодинамике, при описании уравнений состояния идеального газа.
При описании химических реакций, количество вещества является более удобной величиной, чем масса, так как молекулы взаимодействуют независимо от их массы в количествах, кратных целым числам.
Например, для реакции горения водорода (2H2 + O2 → 2H2O) требуется в два раза большее количество вещества водорода, чем кислорода. При этом масса водорода, участвующего в реакции, примерно в 8 раз меньше массы кислорода (так как атомная масса водорода примерно в 16 раз меньше атомной массы кислорода). Таким образом, использование количества вещества облегчает интерпретацию уравнений реакций: соотношение между количествами реагирующих веществ непосредственно отражается коэффициентами в уравнениях.
Так как использовать в расчётах непосредственно количество молекул неудобно, потому что это число в реальных опытах слишком велико, вместо измерения количества молекул в единицах «штука», их измеряют в молях. Фактическое количество единиц “штука” в 1 моле вещества называется числом Авогадро (NA = 6,02214076⋅1023 “штука”/моль[4]).
Количество вещества обозначается латинской (эн) и не рекомендуется обозначать греческой буквой (ню), поскольку этой буквой в химической термодинамике обозначается стехиометрический коэффициент вещества в реакции, а он, по определению, положителен для продуктов реакции и отрицателен для реагентов[5]. Однако в школьном курсе широко используется именно греческая буква (ню).
Для вычисления количества вещества на основании его массы пользуются понятием молярная масса: , где m — масса вещества, M — молярная масса вещества. Молярная масса — это масса, которая приходится на один моль данного вещества. Молярная масса вещества может быть получена произведением молекулярной массы этого вещества на количество молекул в 1 моле — на число Авогадро. Молярная масса (измеренная в г/моль) численно совпадает с относительной молекулярной массой.
По закону Авогадро, количество газообразного вещества можно также определить на основании его объёма: = V / Vm, где V — объём газа при нормальных условиях, а Vm — молярный объём газа при тех же условиях, равный 22,4 л/моль.
Таким образом, справедлива формула, объединяющая основные расчёты с количеством вещества:
Комментарии[править | править код]
Примечания[править | править код]
- ↑ [dic.academic.ru/dic.nsf/polytechnic/4077/КОЛИЧЕСТВО Количество вещества]. Большой энциклопедический политехнический словарь (2004). Дата обращения 31 января 2014.
- ↑ Деньгуб В. М., Смирнов В. Г. Единицы величин. Словарь-справочник. — М.: Издательство стандартов, 1990. — С. 85. — 240 с. — ISBN 5-7050-0118-5.
- ↑ Пресс И. А., Основы общей химии, 2017, с. 119.
- ↑ Avogadro constant (англ.). Physical Measurement Laboratory. National Institute of Standards and Technology. Дата обращения 7 февраля 2017.
- ↑
Когда теплота реакции записывается так, как это сделано в данном уравнении, подразумевается, что она выражена в килоджоулях на стехиометрическую единицу («моль») реакции по записанному уравнению. В рассматриваемом случае теплота реакции равна 62,8 кДж на моль (+62,8 кДж · моль−1) B5H9 (газообразного), но составляет только 12,56 кДж на моль израсходованного бора (твёрдого кристаллического) или 62,8 кДж на каждые 4,5 моля газообразного водорода. Теплоты реакций всегда табулируются в расчете на моль образующегося соединения.
Литература[править | править код]
- Пресс И. А. Основы общей химии. — 3-е изд., стереотип. — СПб.: Химиздат, 2017. — 352 с. — ISBN 978-5-93808-286-1. (недоступная ссылка)
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист. Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым). Список проблемных доменов |
Источник
Молекулы вступают в реакцию в определённых соотношениях, и это описывают химические реакции. Например, из этого уравнения
2Н2 + О2 = 2Н2О
видно, что в реакции приняли участие 2 молекулы водорода и 1 молекула кислорода, образовав при этом 2 молекулы воды. Но молекула так малы, что увидеть их невозможно, и уж тем более нельзя взять их в руки. Поэтому в учебнике химии и появляется понятие моль – количество вещества, в котором содержится число Авогадро частиц (6,02*10 в двадцать третьей степени). Рядом с этим понятием стоит другое – молярная масса, то есть масса 1 моля частиц. Молярная масса совпадает с атомной или молекулярной, рассчитывается по таблице Менделеева и выражается в граммах на моль (г/моль).
Фото: pixabay.com
Но мы прекрасно знаем, что не все вещества в обычных условиях находятся в твёрдом или жидком состоянии. Например, кислород, азот, хлор, неон – это газы. Резонно спросить: а как же их взвешивать? На этот случай химии для 8 класса припасено ещё одно понятие – молярный объём.
Что такое молярный объём
Тут следует запомнить, что в обычных условиях 1 моль любого газа занимает одинаковый объём. То есть молярный объём – это объём 1 моля любого газа. Сейчас советую на всякий случай вспомнить, что в 1 моле любого вещества (в том числе газа) содержится число Авогадро частиц. Старайтесь не забывать об этом факте.
Теперь надо обязательно упомянуть следующее. Все знают, что при изменении температуры и давления объём газов меняется. Так вот чтобы все расчёты вести правильно, то есть в одинаковых условиях, говорят о нормальных условиях: температуре 0 градусов Цельсия и давлении в 1 атмосферу (или 101,3 кПа). Это нужно просто запомнить:
нормальные условия в химии: температура – 0 градусов Цельсия, давление – 1 атм.
Экспериментально было доказано, что в нормальные условиях 1 моль любого газа занимает объем 22,4 литра.
То есть молярный объём любого газа в н.у. составляет 22,4 л/моль.
И это число тоже нужно запомнить! Оно даже важнее, чем сами нормальные условия, потому используется это число в решениях по химии намного чаще, чем н.у. (нормальные условия).
Как найти молярный объём
Очень просто. Если молярную массу для каждого вещества нужно рассчитывать по таблице Менделеева, то
молярный объём для всех газов одинаков.
Пример 1.
Молярная масса воды Н2О 18 г/моль (2*1+16, всё берем из периодической таблицы), молярная масса оксида кальция СаО 56 г/моль (40+16), молярная масса серной кислоты Н2SO4 98 г/моль (2*1+32+4*16).
Зато в нормальных условиях молярный объём кислорода О2 22,4 л/моль, молярный объём фтора P2 22,4 л/моль, молярный объём ксенона 22,4 г/моль. Приятно, не правда ли?
Другое дело, если речь идёт о химических реакциях. Но для начала просто потренируемся с цифрами.
Пример 2.
Определите объём, который занимают 10 моль кислорода в н.у.
Решение:
Молярный объём кислорода 22,4 л/моль, то есть 1 моль занимает 22,4 л. Следовательно, 10 моль будут занимать в 10 раз больше 22,4*10=224 литра. Это и есть ответ: 10 моль кислорода займут объём 224 литра.
Пример 3.
Известно, что неон в н.у. занял объём 5,6 литра. В каком количестве взят неон (в молях)?
Решение:
1 моль занимает объём 22,4 литра, а вот неизвестное число моль заняло объём 5,6 литра. Можно составить пропорцию:
1 моль – 22,4 литра
Х моль – 5,6 литра
Отсюда Х=1*5,6/22,4=0,25. Значит ответ такой: неон взяли в количестве 0,25 моль.
Пример 4.
Это уже расчёт по химической реакции, поэтому будьте внимательны. Итак, хлор прореагировал с водородом с образованием хлорида водорода:
Н2 + Cl2 = 2HCl
Для реакции взяли 11,2 литра водорода. Сколько понадобилось хлора (н.у.)?
Решение:
Посмотрим, сколько нам дано водорода по условию задачи. 1 моль водорода занимает объём 22,4 литра. Но у нас всего 11,2 литра водорода, то есть Х моль. Составим пропорцию:
1 моль – 22,4 литра
Х моль – 11,2 литра
Отсюда Х=1*11,2/22,4=0,5 моль водорода. Значит, по условию задачи у нас водорода 0,5 моль.
Из уравнения химической реакции Н2 + Cl2 = 2HCl видно, что нам нужно по 1 молю водорода и хлора (об этом говорят коэффициенты в уравнении). То есть, 1 моль водорода реагирует с 1 молем хлора. Но нам дали всего 0,5 моль водорода, сколько нам нужно хлора? Составим ещё одну пропорцию:
1 моль водорода реагирует с 1 молем хлора
0,5 моль водорода реагирует с Х молями хлора.
Отсюда получаем: Х=0,5*1/1=0,5 моль. Таким образом, нам нужно 0,5 моль хлора. А это количество занимает объём 22,4*0,5=11,2 литра.
Ответ: понадобилось 11,2 литра хлора.
В следующий раз мы научимся делать расчёты по реакциям, в которых участвуют и твёрдые вещества, и газы, то есть одновременно будем использовать молярную массу и молярный объём.
Пишите, пожалуйста, в комментариях, что осталось непонятным, и я обязательно дам дополнительные пояснения. Жалуйтесь на сложности в изучении школьного курса и говорите, что вас испугало в учебнике химии. И тогда следующая статья будет рассказывать именно об этой проблеме.
Источник