În studiul substanțelor chimice, concepte importante sunt cantități precum masa molară, densitatea substanței, volumul molar. Deci, care este volumul molar și cum este diferit pentru substanțele în diferite stări de agregare?

Volumul molar: informații generale

Pentru a calcula volumul molar al unei substanțe chimice, este necesar să se împartă masa molară a acestei substanțe la densitatea ei. Astfel, volumul molar se calculează cu formula:

unde Vm este volumul molar al substanței, M este masa molară, p este densitatea. În sistemul SI internațional, această valoare este măsurată în metri cubi pe mol (m 3 / mol).

Orez. 1. Formula volumului molar.

Volumul molar al substanțelor gazoase diferă de substanțele în stare lichidă și solidă prin aceea că un element gazos de 1 mol ocupă întotdeauna același volum (dacă se respectă aceiași parametri).

Volumul de gaz depinde de temperatură și presiune, așa că calculul ar trebui să ia volumul de gaz în condiții normale. Condițiile normale sunt considerate a fi o temperatură de 0 grade și o presiune de 101,325 kPa.

Volumul molar al 1 mol de gaz în condiții normale este întotdeauna același și egal cu 22,41 dm 3 /mol. Acest volum se numește volumul molar al unui gaz ideal. Adică, în 1 mol de orice gaz (oxigen, hidrogen, aer), volumul este de 22,41 dm 3 / m.

Volumul molar în condiții normale poate fi derivat folosind ecuația de stare pentru un gaz ideal, care se numește ecuația Claiperon-Mendeleev:

unde R este constanta universală a gazului, R=8,314 J/mol*K=0,0821 l*atm/mol K

Volumul unui mol de gaz V=RT/P=8,314*273,15/101,325=22,413 l/mol, unde T și P sunt valori ale temperaturii (K) și ale presiunii în condiții normale.

Orez. 2. Tabelul volumelor molare.

legea lui Avogadro

În 1811, A. Avogadro a înaintat ipoteza că volume egale de gaze diferite în aceleași condiții (temperatură și presiune) conțin același număr de molecule. Ulterior, ipoteza a fost confirmată și a devenit o lege care poartă numele marelui om de știință italian.

Orez. 3. Amedeo Avogadro.

Legea devine clară dacă ne amintim că, într-o formă gazoasă, distanța dintre particule este incomparabil mai mare decât dimensiunea particulelor în sine.

Astfel, din legea lui Avogadro se pot trage următoarele concluzii:

• Volume egale ale oricăror gaze luate la aceeași temperatură și la aceeași presiune conțin același număr de molecule.
• 1 mol de gaze complet diferite în aceleași condiții ocupă același volum.
• Un mol de orice gaz în condiții normale ocupă un volum de 22,41 litri.

Consecința legii lui Avogadro și a conceptului de volum molar se bazează pe faptul că un mol din orice substanță conține același număr de particule (pentru gaze - molecule), egal cu constanta Avogadro.

Pentru a afla numărul de moli ai unei substanțe dizolvate conținute într-un litru de soluție, este necesar să se determine concentrația molară a unei substanțe folosind formula c \u003d n / V, unde n este cantitatea de substanță dizolvată, exprimată în moli, V este volumul soluției, exprimat în litri C - molaritate.

Ce am învățat?

În programa școlară de chimie a clasei a VIII-a se studiază tema „Volum molar”. Un mol de gaz conține întotdeauna același volum, egal cu 22,41 metri cubi/mol. Acest volum se numește volumul molar al gazului.

Test cu subiecte

Raport de evaluare

Rata medie: 4.2. Evaluări totale primite: 64.

Pentru a cunoaște compoziția oricăror substanțe gazoase, este necesar să puteți opera cu concepte precum volumul molar, masa molară și densitatea unei substanțe. În acest articol, vom lua în considerare ce este volumul molar și cum să-l calculăm?

Cantitate de substanță

Calculele cantitative sunt efectuate pentru a efectua efectiv un anumit proces sau pentru a afla compoziția și structura unei anumite substanțe. Aceste calcule sunt incomod de făcut cu valorile absolute ale maselor de atomi sau molecule din cauza faptului că sunt foarte mici. Masele atomice relative sunt, de asemenea, în cele mai multe cazuri imposibil de utilizat, deoarece nu sunt legate de măsurile general acceptate ale masei sau volumului unei substanțe. Prin urmare, a fost introdus conceptul de cantitate de substanță, care este notat cu litera greacă v (nu) sau n. Cantitatea de substanță este proporțională cu numărul de unități structurale (molecule, particule atomice) conținute în substanță.

Unitatea de măsură a unei substanțe este molul.

Un mol este cantitatea dintr-o substanță care conține tot atâtea unități structurale câte atomi există în 12 g dintr-un izotop de carbon.

Masa unui atom este de 12 a. e. m., deci numărul de atomi din 12 g de izotop de carbon este:

Na \u003d 12g / 12 * 1,66057 * 10 la puterea de -24g \u003d 6,0221 * 10 la puterea de 23

Mărimea fizică Na se numește constantă Avogadro. Un mol din orice substanță conține 6,02 * 10 la puterea a 23 de particule.

Orez. 1. Legea lui Avogadro.

Volumul molar al gazului

Volumul molar al unui gaz este raportul dintre volumul unei substanțe și cantitatea din acea substanță. Această valoare se calculează prin împărțirea masei molare a unei substanțe la densitatea acesteia, conform următoarei formule:

unde Vm este volumul molar, M este masa molară și p este densitatea substanței.

Orez. 2. Formula volumului molar.

În sistemul internațional C, măsurarea volumului molar al substanțelor gazoase se realizează în metri cubi pe mol (m 3 / mol)

Volumul molar al substanțelor gazoase diferă de substanțele în stare lichidă și solidă prin aceea că un element gazos de 1 mol ocupă întotdeauna același volum (dacă se respectă aceiași parametri).

Volumul de gaz depinde de temperatură și presiune, așa că calculul ar trebui să ia volumul de gaz în condiții normale. Condițiile normale sunt considerate a fi o temperatură de 0 grade și o presiune de 101,325 kPa. Volumul molar al unui mol de gaz în condiții normale este întotdeauna același și este egal cu 22,41 dm 3 /mol. Acest volum se numește volumul molar al unui gaz ideal. Adică, în 1 mol de orice gaz (oxigen, hidrogen, aer), volumul este de 22,41 dm 3 / m.

Orez. 3. Volumul molar de gaz în condiții normale.

Tabelul „volumul molar al gazelor”

Următorul tabel arată volumul unor gaze:

Gaz	Volumul molar, l
H2	22,432
O2	22,391
Cl2	22,022
CO2	22,263
NH3	22,065
SO2	21,888
Ideal	22,41383

Ce am învățat?

Volumul molar al unui gaz studiat în chimie (gradul 8), împreună cu masa molară și densitatea, sunt cantitățile necesare pentru a determina compoziția unei anumite substanțe chimice. O caracteristică a unui gaz molar este că un mol de gaz conține întotdeauna același volum. Acest volum se numește volumul molar al gazului.

Test cu subiecte

Raport de evaluare

Rata medie: 4.3. Evaluări totale primite: 182.

Unde m este masa, M este masa molară, V este volumul.

4. Legea lui Avogadro.Înființată de fizicianul italian Avogadro în 1811. Aceleași volume ale oricăror gaze, luate la aceeași temperatură și aceeași presiune, conțin același număr de molecule.

Astfel, conceptul de cantitate de substanță poate fi formulat: 1 mol dintr-o substanță conține un număr de particule egal cu 6,02 * 10 23 (numit constanta Avogadro)

Consecința acestei legi este că 1 mol de orice gaz ocupă în condiții normale (P 0 \u003d 101,3 kPa și T 0 \u003d 298 K) un volum egal cu 22,4 litri.

5. Legea Boyle-Mariotte

La temperatură constantă, volumul unei cantități date de gaz este invers proporțional cu presiunea sub care se află:

6. Legea lui Gay-Lussac

La presiune constantă, modificarea volumului unui gaz este direct proporțională cu temperatura:

V/T = const.

7. Relația dintre volumul gazului, presiune și temperatură poate fi exprimată legea combinată a lui Boyle-Mariotte și Gay-Lussac, care este folosit pentru a aduce volumele de gaz de la o stare la alta:

P 0 , V 0 ,T 0 - presiunea volumului şi temperatura în condiţii normale: P 0 =760 mm Hg. Artă. sau 101,3 kPa; T 0 \u003d 273 K (0 0 C)

8. Evaluarea independentă a valorii moleculare mase M se poate face folosind așa-numitul ecuații de stare pentru un gaz ideal sau ecuațiile Clapeyron-Mendeleev :

pV=(m/M)*RT=vRT.(1.1)

Unde R - presiunea gazului într-un sistem închis, V- volumul sistemului, T - masa de gaz T - temperatura absoluta, R- constanta universală a gazului.

Rețineți că valoarea constantei R se poate obține prin înlocuirea valorilor care caracterizează un mol de gaz la N.C. în ecuația (1.1):

r = (p V) / (T) \u003d (101,325 kPa 22,4 l) / (1 mol 273K) \u003d 8,31J / mol.K)

Exemple de rezolvare a problemelor

Exemplul 1 Aducerea volumului de gaz la condiții normale.

Ce volum (n.o.) va ocupa 0,4×10 -3 m 3 de gaz la 50 0 C şi o presiune de 0,954×10 5 Pa?

Soluţie. Pentru a aduce volumul de gaz la condiții normale, utilizați formula generală care combină legile lui Boyle-Mariotte și Gay-Lussac:

pV/T = p 0 V 0 /T 0 .

Volumul gazului (n.o.) este , unde T 0 = 273 K; p 0 \u003d 1,013 × 10 5 Pa; T = 273 + 50 = 323 K;

m 3 \u003d 0,32 × 10 -3 m 3.

Când gazul (n.o.) ocupă un volum egal cu 0,32×10 -3 m 3 .

Exemplul 2 Calculul densității relative a unui gaz din greutatea sa moleculară.

Calculați densitatea etanului C 2 H 6 din hidrogen și aer.

Soluţie. Din legea lui Avogadro rezultă că densitatea relativă a unui gaz față de altul este egală cu raportul maselor moleculare ( M h) din aceste gaze, i.e. D=M1/M2. Dacă M 1С2Н6 = 30, M 2 H2 = 2, greutatea moleculară medie a aerului este 29, apoi densitatea relativă a etanului în raport cu hidrogenul este D H2 = 30/2 =15.

Densitatea relativă a etanului în aer: D aer= 30/29 = 1,03, adică etanul este de 15 ori mai greu decât hidrogenul și de 1,03 ori mai greu decât aerul.

Exemplul 3 Determinarea masei moleculare medii a unui amestec de gaze prin densitatea relativa.

Calculați greutatea moleculară medie a unui amestec de gaze format din 80% metan și 20% oxigen (în volum) folosind valorile densității relative a acestor gaze în raport cu hidrogenul.

Soluţie. Adesea calculele se fac conform regulii de amestecare, care este că raportul volumelor de gaze dintr-un amestec de gaze cu două componente este invers proporțional cu diferențele dintre densitatea amestecului și densitățile gazelor care alcătuiesc acest amestec. . Să notăm densitatea relativă a amestecului de gaze în raport cu hidrogenul prin D H2. va fi mai mare decât densitatea metanului, dar mai mică decât densitatea oxigenului:

80D H2 - 640 = 320 - 20 D H2; D H2 = 9,6.

Densitatea hidrogenului acestui amestec de gaze este de 9,6. greutatea moleculară medie a amestecului de gaze M H2 = 2 D H2 = 9,6×2 = 19,2.

Exemplul 4 Calculul masei molare a unui gaz.

Masa de 0,327 × 10 -3 m 3 de gaz la 13 0 C și o presiune de 1,040 × 10 5 Pa este de 0,828 × 10 -3 kg. Calculați masa molară a gazului.

Soluţie. Puteți calcula masa molară a unui gaz folosind ecuația Mendeleev-Clapeyron:

Unde m este masa gazului; M este masa molară a gazului; R- constantă de gaz molară (universală), a cărei valoare este determinată de unitățile de măsură acceptate.

Dacă presiunea este măsurată în Pa, iar volumul în m 3, atunci R\u003d 8,3144 × 10 3 J / (kmol × K).

Material teoretic, vezi pagina „Volum molar de gaz”.

Formule și concepte de bază:

Din legea lui Avogadro, de exemplu, rezultă că, în aceleași condiții, 1 litru de hidrogen și 1 litru de oxigen conțin același număr de molecule, deși dimensiunile lor variază foarte mult.

Primul corolar al legii lui Avogadro:

Volumul care ocupă 1 mol de orice gaz în condiții normale (n.s.) este de 22,4 litri și se numește volumul molar de gaz(Vm).

V m \u003d V / ν (m 3 / mol)

Ceea ce se numește condiții normale (n.o.):

• temperatura normala = 0°C sau 273 K;
• presiune normală = 1 atm sau 760 mmHg sau 101,3 kPa

Din prima consecință a legii lui Avogadro rezultă că, de exemplu, 1 mol de hidrogen (2 g) și 1 mol de oxigen (32 g) ocupă același volum, egal cu 22,4 litri la n.o.

Cunoscând V m, puteți găsi volumul oricărei cantități (ν) și orice masă (m) de gaz:

V=V m ν V=V m (m/M)

Sarcina tipică 1: Care este volumul la n.a.s. ocupă 10 moli de gaz?

V=V m ν=22,4 10=224 (l/mol)

Sarcina tipică 2: Care este volumul la n.a.s. ia 16 g de oxigen?

V(O2)=Vm·(m/M)Mr(02)=32; M(O 2) \u003d 32 g / mol V (O 2) \u003d 22,4 (16/32) \u003d 11,2 l

Al doilea corolar al legii lui Avogadro:

Cunoscând densitatea gazului (ρ=m/V) la n.o., putem calcula masa molară a acestui gaz: M=22,4 ρ

Densitatea (D) a unui gaz se numește altfel raportul dintre masa unui anumit volum al primului gaz și masa unui volum similar al celui de-al doilea gaz, luată în aceleași condiții.

Exemplu de problemă 3: Determinați densitatea relativă a dioxidului de carbon din hidrogen și aer.

D hidrogen (CO 2) \u003d M r (CO 2) / M r (H 2) \u003d 44/2 \u003d 22 D aer \u003d 44/29 \u003d 1,5

• un volum de hidrogen și un volum de clor dau două volume de acid clorhidric: H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl
• două volume de hidrogen și un volum de oxigen dau două volume de vapori de apă: 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

Sarcina 1 . Câte moli și molecule sunt conținute în 44 g de dioxid de carbon.

Soluţie:

M(CO 2) \u003d 12 + 16 2 \u003d 44 g / mol ν \u003d m / M \u003d 44/44 \u003d 1 mol N (CO 2) \u003d ν N A \u003d 1 6.02 6.02 1003 \u003d 10 23

Sarcina 2. Calculați masa unei molecule de ozon și a unui atom de argon.

Soluţie:

M(O 3) \u003d 16 3 \u003d 48 g m (O 3) \u003d M (O 3) / N A \u003d 48 / (6,02 10 23) \u003d 7,97 10 -23 g M (Ar) \u00 g md (Ar) \u003d M (Ar) / N A \u003d 40 / (6,02 10 23) \u003d 6,65 10 -23 g

Sarcina 3. Care este volumul la n.o. ocupă 2 moli de metan.

Soluţie:

ν \u003d V / 22,4 V (CH 4) \u003d ν 22,4 \u003d 2 22,4 \u003d 44,8 l

Sarcina 4. Determinați densitatea și densitatea relativă a monoxidului de carbon (IV) pentru hidrogen, metan și aer.

Soluţie:

Mr (C02)=12+16.2=44; M(C02)=44 g/mol Mr (CH4)=12+14=16; M(CH4)=16 g/mol Mr(H2)=12=2; M(H2)=2 g/mol Mr (aer)=29; M (aer) \u003d 29 g / mol ρ \u003d m / V ρ (CO 2) \u003d 44 / 22,4 \u003d 1,96 g / mol D (CH 4) \u003d M (CO 2) / M (CH 4) = 44/16=2,75 D(H2)=M(C02)/M(H2)=44/2=22 D(aer)=M(CO2)/M(aer)=44/24= 1,52

Sarcina 5. Determinați masa amestecului de gaze, care include 2,8 metri cubi de metan și 1,12 metri cubi de monoxid de carbon.

Soluţie:

Mr (C02)=12+16.2=44; M(C02)=44 g/mol Mr (CH4)=12+14=16; M(CH 4) \u003d 16 g / mol 22,4 metri cubi CH 4 \u003d 16 kg 2,8 metri cubi CH 4 \u003d x m (CH 4) \u003d x \u003d 2,8 16 / 22,4 \u003d 2 kg metri cubi CO2 \u003d 28 kg 1,12 metri cubi CO 2 \u003d x m (CO 2) \u003d x \u003d 1,12 28 / 22,4 \u003d 1,4 kg m (CH 4) + m (CO 2) \u003d 2 + 1,4 kg

Sarcina 6. Determinați volumele de oxigen și aer necesare arderii a 112 metri cubi de monoxid de carbon divalent cu conținutul de impurități incombustibile în fracțiuni de volum de 0,50.

Soluţie:

• determinați volumul de CO pur din amestec: V (CO) \u003d 112 0,5 \u003d 66 metri cubi
• determinați volumul de oxigen necesar pentru arderea a 66 de metri cubi de CO: 2CO + O 2 \u003d 2CO 2 2mol + 1mol 66m 3 + X m 3 V (CO) \u003d 2 22,4 \u003d 44,8 m 3 V (O 2) \ u003d 22,4 m 3 66 / 44,8 \u003d X / 22,4 X \u003d 66 22,4 / 44,8 \u003d 33 m 3 sau 2V (CO) / V (O 2) \u003d V 0 (CO) / V 0 (CO) / V ) V - volumele molare V 0 - volumele calculate V 0 (O 2) \u003d V (O 2) (V 0 (CO) / 2V (CO))

Sarcina 7. Cum se va schimba presiunea într-un vas plin cu hidrogen și clor gazos după ce acestea reacţionează? La fel și pentru hidrogen și oxigen?

Soluţie:

• H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl - ca urmare a interacțiunii a 1 mol de hidrogen și 1 mol de clor, se obțin 2 moli de acid clorhidric: 1 (mol) + 1 (mol) \u003d 2 (mol), prin urmare, presiunea nu se va modifica, deoarece volumul rezultat al amestecului de gaze este suma volumelor componentelor implicate în reacție.
• 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O - 2 (mol) + 1 (mol) \u003d 2 (mol) - presiunea din vas va scădea de o dată și jumătate, deoarece s-au obținut 2 volume de amestec de gaze din 3 volume de componente care au intrat în reacţie.

Sarcina 8. 12 litri dintr-un amestec gazos de amoniac și monoxid de carbon tetravalent la n.s.a. au masa de 18 g. Cât este în amestecul fiecăruia dintre gaze?

Soluţie:

V(NH 3)=x l V(CO 2)=y l M(NH 3)=14+1 3=17 g/mol M(CO 2)=12+16 2=44 g/mol m( NH 3) \ u003d x / (22.4 17) g m (CO 2) \u003d y / (22.4 44) g Sistemul de ecuații volumul amestecului: x + y \u003d 12 masa amestecului: x / (22.4 ) 17)+y/(22.4 44) =18 După rezolvare obținem: x=4,62 l y=7,38 l

Sarcina 9. Câtă apă se va obține în urma reacției a 2 g de hidrogen și 24 g de oxigen.

Soluţie:

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

Din ecuația reacției se poate observa că numărul de reactanți nu corespunde raportului dintre coeficienții stoichiometrici din ecuație. În astfel de cazuri, calculele sunt efectuate pe substanță, care este mai mică, adică această substanță se va termina prima în cursul reacției. Pentru a determina care dintre componente este insuficientă, trebuie să acordați atenție coeficientului din ecuația de reacție.

Cantități de componente inițiale ν(H2)=4/2=2 (mol) ν(O2)=48/32=1,5 (mol)

Cu toate acestea, nu este nevoie să vă grăbiți. În cazul nostru, pentru reacția cu 1,5 moli de oxigen sunt necesari 3 moli de hidrogen (1,5 2) și avem doar 2 moli din acesta, adică 1 mol de hidrogen nu este suficient pentru toți un moli și jumătate de oxigenul să reacționeze. Prin urmare, vom calcula cantitatea de apă prin hidrogen:

ν (H 2 O) \u003d ν (H 2) \u003d 2 mol m (H 2 O) \u003d 2 18 \u003d 36 g

Sarcina 10. La o temperatură de 400 K și o presiune de 3 atmosfere, gazul ocupă un volum de 1 litru. Ce volum va ocupa acest gaz la n.a.s.?

Soluţie:

Din ecuația Clapeyron:

P V/T = P n V n /T n V n = (PVT n)/(P n T) V n = (3 1 273)/(1 400) = 2,05 l

Împreună cu masa și volumul în calculele chimice, este adesea utilizată cantitatea unei substanțe, care este proporțională cu numărul de unități structurale conținute în substanță. In acest caz, in fiecare caz, trebuie indicat ce unitati structurale (molecule, atomi, ioni etc.) se refera. Unitatea de măsură a unei substanțe este molul.

Un mol este cantitatea dintr-o substanță care conține tot atâtea molecule, atomi, ioni, electroni sau alte unități structurale câte atomi există în 12 g de izotop de carbon 12C.

Numărul de unități structurale conținute în 1 mol de substanță (constanta lui Avogadro) este determinat cu mare precizie; în calculele practice, se ia egal cu 6,02 1024 mol -1.

Este ușor de demonstrat că masa unui mol de substanță (masă molară), exprimată în grame, este numeric egală cu greutatea moleculară relativă a acestei substanțe.

Astfel, greutatea moleculară relativă (sau greutatea moleculară pe scurt) a clorului liber C1r este 70,90. Prin urmare, masa molară a clorului molecular este de 70,90 g/mol. Cu toate acestea, masa molară a atomilor de clor este jumătate față de (45,45 g/mol), deoarece 1 mol de molecule de clor Cl conține 2 moli de atomi de clor.

Conform legii lui Avogadro, volume egale de orice gaz luate la aceeași temperatură și aceeași presiune conțin același număr de molecule. Cu alte cuvinte, același număr de molecule de orice gaz ocupă același volum în aceleași condiții. Cu toate acestea, 1 mol din orice gaz conține același număr de molecule. Prin urmare, în aceleași condiții, 1 mol de orice gaz ocupă același volum. Acest volum se numește volumul molar de gaz și în condiții normale (0 ° C, presiune 101, 425 kPa) este de 22,4 litri.

De exemplu, afirmația „conținutul de dioxid de carbon din aer este de 0,04% (vol.)” înseamnă că la o presiune parțială de CO 2 egală cu presiunea aerului și la aceeași temperatură, dioxidul de carbon conținut în aer va iau 0,04% din volumul total ocupat de aer.

Sarcina de control

1. Comparați numărul de molecule conținute în 1 g de NH 4 și 1 g de N 2. În ce caz și de câte ori numărul de molecule este mai mare?

2. Exprimați în grame masa unei molecule de dioxid de sulf.

4. Câte molecule sunt conținute în 5,00 ml de clor în condiții normale?

4. Ce volum în condiţii normale este ocupat de 27 10 21 molecule de gaz?

5. Exprimați în grame masa unei molecule de NO 2 -

6. Care este raportul dintre volumele ocupate de 1 mol de O 2 și 1 mol de Oz (condițiile sunt aceleași)?

7. Se iau mase egale de oxigen, hidrogen si metan in aceleasi conditii. Aflați raportul dintre volumele de gaze luate.

8. La întrebarea cât volum va lua 1 mol de apă în condiții normale, s-a primit răspunsul: 22,4 litri. Acesta este răspunsul corect?

9. Exprimă în grame masa unei molecule de HCl.

Câte molecule de dioxid de carbon sunt într-un litru de aer dacă volumul de CO 2 este de 0,04% (condiții normale)?

10. Câți moli sunt conținute în 1 m 4 de orice gaz în condiții normale?

11. Exprimați în grame masa unei molecule de H 2 O-

12. Câți moli de oxigen sunt în 1 litru de aer, dacă volumul

14. Câți moli de azot sunt într-un litru de aer dacă volumul său este de 78% (condiții normale)?

14. Se iau mase egale de oxigen, hidrogen si azot in aceleasi conditii. Aflați raportul dintre volumele de gaze luate.

15. Comparați numărul de molecule conținute în 1 g de NO 2 și 1 g de N 2. În ce caz și de câte ori numărul de molecule este mai mare?

16. Câte molecule sunt conținute în 2,00 ml de hidrogen în condiții normale?

17. Exprimați în grame masa unei molecule de H 2 O-

18. Ce volum în condiții normale este ocupat de 17 10 21 molecule de gaz?

RATEA REACȚILOR CHIMICE

La definirea conceptului viteza de reactie chimica este necesar să se facă distincția între reacțiile omogene și eterogene. Dacă reacția se desfășoară într-un sistem omogen, de exemplu, într-o soluție sau într-un amestec de gaze, atunci ea are loc în întregul volum al sistemului. Viteza unei reacții omogene numită cantitatea de substanță care intră într-o reacție sau se formează ca urmare a unei reacții pe unitatea de timp într-o unitate de volum a sistemului. Deoarece raportul dintre numărul de moli ai unei substanțe și volumul în care este distribuită este concentrația molară a substanței, viteza unei reacții omogene poate fi, de asemenea, definită ca modificarea concentrației pe unitatea de timp a oricăreia dintre substanțe: reactivul inițial sau produsul de reacție. Pentru a vă asigura că rezultatul calculului este întotdeauna pozitiv, indiferent dacă este produs de un reactiv sau de un produs, semnul „±” este utilizat în formula:

În funcție de natura reacției, timpul poate fi exprimat nu numai în secunde, așa cum este cerut de sistemul SI, ci și în minute sau ore. În timpul reacției, valoarea vitezei sale nu este constantă, ci se modifică continuu: scade, deoarece concentrațiile substanțelor inițiale scad. Calculul de mai sus dă valoarea medie a vitezei de reacție pe un anumit interval de timp Δτ = τ 2 – τ 1 . Viteza adevărată (instantanee) este definită ca limita până la care raportul Δ CU/ Δτ la Δτ → 0, adică viteza adevărată este egală cu derivata în timp a concentrației.

Pentru o reacție a cărei ecuație conține coeficienți stoichiometrici care diferă de unitate, valorile ratei exprimate pentru diferite substanțe nu sunt aceleași. De exemplu, pentru reacția A + 4B \u003d D + 2E, consumul de substanță A este de un mol, substanța B este de trei moli, sosirea substanței E este de doi moli. De aceea υ (A) = ⅓ υ (B) = υ (D)=½ υ (E) sau υ (E). = ⅔ υ (IN) .

Dacă o reacție are loc între substanțe care se află în diferite faze ale unui sistem eterogen, atunci ea poate avea loc numai la interfața dintre aceste faze. De exemplu, interacțiunea dintre o soluție acidă și o bucată de metal are loc numai pe suprafața metalului. Viteza unei reacții eterogene numită cantitatea de substanță care intră într-o reacție sau care se formează ca rezultat al unei reacții pe unitatea de timp pe unitatea de interfață dintre faze:

.

Dependența vitezei unei reacții chimice de concentrația reactanților este exprimată prin legea acțiunii masei: la o temperatură constantă, viteza unei reacții chimice este direct proporțională cu produsul concentrațiilor molare ale reactanților ridicate la puteri egale cu coeficienții din formulele acestor substanțe din ecuația reacției.. Apoi pentru reacție

2A + B → produse

raportul υ ~ · CU A 2 CU B, iar pentru trecerea la egalitate se introduce coeficientul de proporționalitate k, numit constanta vitezei de reacție:

υ = k· CU A 2 CU B = k[A] 2 [V]

(concentrațiile molare în formule pot fi notate cu litera CU cu indicele corespunzător și formula substanței cuprinsă între paranteze drepte). Sensul fizic al constantei vitezei de reacție este viteza de reacție la concentrații ale tuturor reactanților egale cu 1 mol/l. Dimensiunea constantei vitezei de reacție depinde de numărul de factori din partea dreaptă a ecuației și poate fi de la -1; s –1 (l/mol); s –1 (l 2 / mol 2), etc., adică astfel încât, în orice caz, în calcule, viteza de reacție să fie exprimată în mol l –1 s –1.

Pentru reacțiile eterogene, ecuația legii acțiunii masei include concentrațiile numai acelor substanțe care se află în fază gazoasă sau în soluție. Concentrația unei substanțe în faza solidă este o valoare constantă și este inclusă în constanta de viteză, de exemplu, pentru procesul de ardere a cărbunelui C + O 2 = CO 2, legea acțiunii masei se scrie:

υ = k eu const = k·,

Unde k= k eu const.

În sistemele în care una sau mai multe substanțe sunt gaze, viteza de reacție depinde și de presiune. De exemplu, atunci când hidrogenul interacționează cu vaporii de iod H 2 + I 2 \u003d 2HI, viteza unei reacții chimice va fi determinată de expresia:

υ = k··.

Dacă presiunea este crescută, de exemplu, de 4 ori, atunci volumul ocupat de sistem va scădea cu aceeași cantitate și, în consecință, concentrația fiecăreia dintre substanțele care reacţionează va crește cu aceeași cantitate. Viteza de reacție în acest caz va crește de 9 ori

Dependența de temperatură a vitezei de reacție este descris de regula van't Hoff: pentru fiecare creștere de 10 grade a temperaturii, viteza de reacție crește de 2-4 ori. Aceasta înseamnă că, pe măsură ce temperatura crește exponențial, viteza unei reacții chimice crește exponențial. Baza în formula de progresie este coeficientul de temperatură al vitezei de reacțieγ, arătând de câte ori crește viteza unei reacții date (sau, ceea ce este același, constanta vitezei) cu o creștere a temperaturii cu 10 grade. Matematic, regula van't Hoff este exprimată prin formulele:

sau

unde și sunt ratele de reacție, respectiv, la inițială t 1 si finala t 2 temperaturi. Regula lui Van't Hoff mai poate fi exprimată astfel:

; ; ; ,

unde și sunt, respectiv, viteza și constanta de viteză a reacției la o temperatură t; și sunt aceleași valori la temperatură t +10n; n este numărul de intervale de „zece grade” ( n =(t 2 –t 1)/10) prin care temperatura s-a modificat (poate fi un număr întreg sau fracționar, pozitiv sau negativ).

Sarcina de control

1. Aflați valoarea constantei vitezei de reacție A + B -> AB, dacă la concentrații de substanțe A și B egale cu 0,05 și respectiv 0,01 mol / l, viteza de reacție este de 5 10 -5 mol / (l-min). ).

2. De câte ori se va schimba viteza de reacție 2A + B -> A2B dacă concentrația substanței A crește de 2 ori, iar concentrația substanței B se reduce de 2 ori?

4. De câte ori trebuie crescută concentrația unei substanțe, B 2 în sistemul 2A 2 (g.) + B 2 (g.) \u003d 2A 2 B (g.), astfel încât atunci când concentrația substanței A scade de 4 ori, viteza reacției directe nu se modifică?

4. La ceva timp după începerea reacției 3A + B-> 2C + D, concentrațiile de substanțe au fost: [A] = 0,04 mol/l; [B] = 0,01 mol/l; [C] \u003d 0,008 mol / l. Care sunt concentrațiile inițiale ale substanțelor A și B?

5. În sistemul CO + C1 2 = COC1 2, concentrația a fost crescută de la 0,04 la 0,12 mol / l, iar concentrația de clor - de la 0,02 la 0,06 mol / l. Cu cât a crescut rata reacției directe?

6. Reacția dintre substanțele A și B este exprimată prin ecuația: A + 2B → C. Concentrațiile inițiale sunt: ​​[A] 0 \u003d 0,04 mol / l, [B] o \u003d 0,05 mol / l. Constanta vitezei de reacție este 0,4. Aflați viteza de reacție inițială și viteza de reacție după un timp, când concentrația substanței A scade cu 0,01 mol/l.

7. Cum se va schimba viteza reacției 2СО + О2 = 2СО2, care se desfășoară într-un vas închis, dacă presiunea se dublează?

8. Calculați de câte ori va crește viteza de reacție dacă temperatura sistemului este crescută de la 20 °C la 100 °C, presupunând că coeficientul de temperatură al vitezei de reacție este 4.

9. Cum se va schimba viteza de reacție 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) dacă presiunea din sistem crește de 4 ori;

10. Cum se va schimba viteza de reacție 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) dacă volumul sistemului este redus de 4 ori?

11. Cum se va schimba viteza de reacție 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) dacă concentrația de NO crește de 4 ori?

12. Care este coeficientul de temperatură al vitezei de reacție dacă, cu o creștere a temperaturii cu 40 de grade, viteza de reacție

crește de 15,6 ori?

14. . Aflați valoarea constantei vitezei de reacție A + B -> AB, dacă la concentrații de substanțe A și B egale cu 0,07 și, respectiv, 0,09 mol / l, viteza de reacție este de 2,7 10 -5 mol / (l-min).

14. Reacția dintre substanțele A și B este exprimată prin ecuația: A + 2B → C. Concentrațiile inițiale sunt: ​​[A] 0 \u003d 0,01 mol / l, [B] o \u003d 0,04 mol / l. Constanta vitezei de reacție este 0,5. Aflați viteza de reacție inițială și viteza de reacție după un timp, când concentrația substanței A scade cu 0,01 mol/l.

15. Cum se va schimba viteza de reacție 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) dacă presiunea din sistem se dublează;

16. În sistemul CO + C1 2 = COC1 2, concentrația a fost crescută de la 0,05 la 0,1 mol / l, iar concentrația de clor - de la 0,04 la 0,06 mol / l. Cu cât a crescut rata reacției directe?

17. Calculați de câte ori va crește viteza de reacție dacă temperatura sistemului crește de la 20 °C la 80 °C, presupunând că valoarea coeficientului de temperatură al vitezei de reacție este 2.

18. Calculați de câte ori va crește viteza de reacție dacă temperatura sistemului este crescută de la 40 ° C la 90 ° C, presupunând că valoarea coeficientului de temperatură al vitezei de reacție este 4.

LEGĂTURĂ CHIMICĂ. FORMAREA SI STRUCTURA MOLECULELOR

1. Ce tipuri de legături chimice cunoașteți? Dați un exemplu de formare a unei legături ionice prin metoda legăturilor de valență.

2. Ce legătură chimică se numește covalentă? Care este caracteristica unei legături de tip covalent?

4. Ce proprietăți sunt caracterizate de o legătură covalentă? Arată acest lucru cu exemple concrete.

4. Ce tip de legătură chimică în moleculele de H 2; CI2HCI?

5. Care este natura legăturilor din molecule NCI 4, CS2, CO2? Indicați pentru fiecare dintre ele direcția de deplasare a perechii de electroni comuni.

6. Ce legătură chimică se numește ionică? Care este caracteristica unei legături ionice?

7. Ce tip de legătură există în moleculele de NaCl, N 2, Cl 2?

8. Desenați toate modalitățile posibile de suprapunere a orbitalului s cu orbitalul p;. Specificați direcția conexiunii în acest caz.

9. Explicați mecanismul donor-acceptor al unei legături covalente folosind exemplul formării ionului fosfoniu [РН 4 ]+.

10. În moleculele de CO, CO 2, legătura este polară sau nepolară? Explica. Descrie o legătură de hidrogen.

11. De ce unele molecule care au legături polare sunt în general nepolare?

12. Tipul covalent sau ionic de legătură este tipic pentru următorii compuși: Nal, S0 2 , KF? De ce este o legătură ionică cazul limită al unei legături covalente?

14. Ce este o legătură metalică? Cum este diferită de o legătură covalentă? Ce proprietăți ale metalelor provoacă?

14. Care este natura legăturilor dintre atomi din molecule; KHF2, H20, HNO ?

15. Cum se explică rezistența mare a legăturii dintre atomi din molecula de azot N 2 și rezistența mult mai mică a moleculei de fosfor P 4?

16 . Ce este o legătură de hidrogen? De ce formarea legăturilor de hidrogen nu este tipică pentru moleculele H2S și HC1, spre deosebire de H2O și HF?

17. Ce legătură se numește ionică? Are o legătură ionică proprietăți de saturație și direcționalitate? De ce este cazul limitativ al unei legături covalente?

18. Ce tip de legătură există în moleculele de NaCl, N 2, Cl 2?