Задачі на молярний об’єм газів

Закон Авогадро

При однаковій температурі і тиску однакові обсяги будь-яких газів містять однакову кількість молекул

Якщо V1 = V2; T1 = T2; P1 = P2, то N1 = N2

З закону Авогадро, наприклад, випливає, що за однакових умов в 1 літрі водню і в 1 літрі кисню міститься однакова кількість молекул, хоча їх розміри сильно відрізняються.

Перше слідство із закону Авогадро

За однакових умов 1 моль будь-якого газу займає один і той же обсяг

Якщо N1 = N2; T1 = T2; P1 = P2, то V1 = V2

Об’єм, який займає 1 моль будь-якого газу за нормальних умов (н.у.), дорівнює 22,4 літра і називається молярним об’ємом газу (Vm)

Vm=V/ν3/моль)

Що називають нормальними умовами (н.у.):

  • нормальна температура = 0°C або 273 К;
  • нормальний тиск = 1 атм чи 760 мм рт.ст. або 101,3 кПа

З першого слідства закону Авогадро випливає, що, наприклад, 1 моль водню (2 г) і 1 моль кисню (32 г) займають один і той самий об’єм, що дорівнює 22,4 літра при н.у.

Знаючи Vm, можна знайти об’єм будь-якої кількості (ν) і будь-якої маси (m) газу:

V=Vm·ν

V=Vm·(m/M)

Типова задача 1: Який обсяг за н.у. займає 10 моль газу?

V=Vm·ν=22,4·10=224 (л/моль)

Типова задача 2: Який обсяг за н.у. займає 16 г кисню?

V(O2)=Vm·(m/M)

Mr(O2)=32; M(O2)=32 г/моль

V(O2)=22,4·(16/32)=11,2 л

Друге слідство із закону Авогадро

Відносна щільність одного газу по іншому газу дорівнює відношенню їх молярних або відносних молекулярних мас

DY(X) = M(X)/M(Y) = Mr(X)/MrY

Знаючи щільність газу (ρ=m/V) при н.у., можна обчислити молярну масу цього газу: M=22,4·ρ

Щільністю (D) одного газу по другому газу називають відношення маси певного обсягу першого газу до маси аналогічного обсягу другого газу, взятого за однакових умов

Типове завдання 3: Визначити відносну щільність вуглекислого газу воднем і повітрям.

Dводень(CO2) = Mr(CO2)/Mr(H2) = 44/2 = 22

Dповітря = 44/29 = 1,5

Закон об’ємних відносин

При однакових умовах відношення об’ємів газів (а також об’єми газоподібних продуктів), які вступають у реакцію, співвідносяться, як невеликі цілі числа, коефіцієнти в рівняннях реакцій показують числа об’ємів реагованих і утворених газів

  • один об’єм водню і один об’єм хлору дають два об’єми хлористого водню: H2+Cl2=2HCl
  • два об’єми водню і один об’єм кисню дають два об’єми водяної пари: 2H2+O2=2H2O