Kung saan ang m ay masa, ang M ay molar mass, ang V ay volume.

4. Batas ni Avogadro. Itinatag ng Italian physicist na si Avogadro noong 1811. Ang parehong mga volume ng anumang mga gas, na kinuha sa parehong temperatura at parehong presyon, ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula.

Kaya, maaari nating bumalangkas ng konsepto ng dami ng isang substance: 1 mole ng substance ay naglalaman ng bilang ng mga particle na katumbas ng 6.02 * 10 23 (tinatawag na Avogadro constant)

Ang kahihinatnan ng batas na ito ay iyon Ang 1 nunal ng anumang gas ay sumasakop sa ilalim ng mga normal na kondisyon (P 0 \u003d 101.3 kPa at T 0 \u003d 298 K) isang dami na katumbas ng 22.4 litro.

5. Batas ng Boyle-Mariotte

Sa pare-parehong temperatura, ang dami ng isang naibigay na halaga ng gas ay inversely proportional sa presyon kung saan ito ay:

6. Batas ng Gay-Lussac

Sa patuloy na presyon, ang pagbabago sa dami ng isang gas ay direktang proporsyonal sa temperatura:

V/T = const.

7. Ang ugnayan sa pagitan ng dami ng gas, presyon at temperatura ay maaaring ipahayag ang pinagsamang batas ng Boyle-Mariotte at Gay-Lussac, na ginagamit upang dalhin ang mga volume ng gas mula sa isang kondisyon patungo sa isa pa:

P 0 , V 0 ,T 0 - volume pressure at temperatura sa ilalim ng normal na kondisyon: P 0 =760 mm Hg. Art. o 101.3 kPa; T 0 \u003d 273 K (0 0 C)

8. Malayang pagtatasa ng halaga ng molekular masa M maaaring gawin gamit ang tinatawag na mga equation ng estado para sa isang ideal na gas o ang mga equation ng Clapeyron-Mendeleev :

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

saan R - presyon ng gas sa isang saradong sistema, V- dami ng system, t - masa ng gas T - ganap na temperatura, R- pare-pareho ang unibersal na gas.

Tandaan na ang halaga ng pare-pareho R ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga halaga na nagpapakilala sa isang mole ng gas sa N.C. sa equation (1.1):

r = (p V) / (T) \u003d (101.325 kPa 22.4 l) / (1 mol 273K) \u003d 8.31J / mol.K)

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

Halimbawa 1 Dinadala ang dami ng gas sa normal na kondisyon.

Anong volume (n.o.) ang sasakupin ng 0.4×10 -3 m 3 ng gas sa 50 0 C at presyon na 0.954×10 5 Pa?

Solusyon. Upang dalhin ang dami ng gas sa mga normal na kondisyon, gamitin ang pangkalahatang formula na pinagsasama ang mga batas ng Boyle-Mariotte at Gay-Lussac:

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

Ang dami ng gas (n.o.) ay , kung saan ang 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.

Kapag ang (n.o.) gas ay sumasakop sa isang volume na katumbas ng 0.32×10 -3 m 3 .

Halimbawa 2 Pagkalkula ng kamag-anak na density ng isang gas mula sa timbang ng molekular nito.

Kalkulahin ang density ng ethane C 2 H 6 mula sa hydrogen at hangin.

Solusyon. Ito ay sumusunod mula sa batas ni Avogadro na ang relatibong density ng isang gas sa isa pa ay katumbas ng ratio ng molecular mass ( M h) ng mga gas na ito, i.e. D=M 1 /M 2. Kung ang M 1С2Н6 = 30, M 2 H2 = 2, ang average na molekular na timbang ng hangin ay 29, kung gayon ang relatibong density ng ethane na may paggalang sa hydrogen ay D H2 = 30/2 =15.

Relatibong density ng ethane sa hangin: D hangin= 30/29 = 1.03, ibig sabihin. Ang ethane ay 15 beses na mas mabigat kaysa sa hydrogen at 1.03 beses na mas mabigat kaysa sa hangin.

Halimbawa 3 Pagpapasiya ng average na molekular na timbang ng isang halo ng mga gas sa pamamagitan ng relatibong density.

Kalkulahin ang average na molekular na timbang ng isang halo ng mga gas na binubuo ng 80% methane at 20% oxygen (sa dami) gamit ang mga halaga ng kamag-anak na density ng mga gas na ito na may paggalang sa hydrogen.

Solusyon. Kadalasan ang mga kalkulasyon ay ginawa ayon sa panuntunan ng paghahalo, na ang ratio ng mga volume ng mga gas sa isang dalawang bahagi na halo ng gas ay inversely proporsyonal sa mga pagkakaiba sa pagitan ng density ng pinaghalong at ang mga densidad ng mga gas na bumubuo sa halo na ito. . Tukuyin natin ang kamag-anak na density ng pinaghalong gas na may paggalang sa hydrogen sa pamamagitan ng D H2. ito ay magiging mas malaki kaysa sa density ng methane, ngunit mas mababa kaysa sa density ng oxygen:

80D H2 - 640 = 320 - 20 D H2; D H2 = 9.6.

Ang density ng hydrogen ng halo ng mga gas na ito ay 9.6. average na molekular na timbang ng pinaghalong gas M H2 = 2 D H2 = 9.6×2 = 19.2.

Halimbawa 4 Pagkalkula ng molar mass ng isang gas.

Ang masa ng 0.327 × 10 -3 m 3 ng gas sa 13 0 C at isang presyon ng 1.040 × 10 5 Pa ay 0.828 × 10 -3 kg. Kalkulahin ang molar mass ng gas.

Solusyon. Maaari mong kalkulahin ang molar mass ng isang gas gamit ang Mendeleev-Clapeyron equation:

saan m ay ang masa ng gas; M ay ang molar mass ng gas; R- molar (unibersal) na pare-pareho ng gas, ang halaga nito ay tinutukoy ng tinatanggap na mga yunit ng pagsukat.

Kung ang presyon ay sinusukat sa Pa, at ang dami sa m 3, kung gayon R\u003d 8.3144 × 10 3 J / (kmol × K).

Ang mass ng 1 mole ng isang substance ay tinatawag na molar mass. Ano ang tawag sa volume ng 1 mole ng substance? Malinaw, ito ay tinatawag ding dami ng molar.

Ano ang molar volume ng tubig? Kapag sinukat namin ang 1 mol ng tubig, hindi namin timbangin ang 18 g ng tubig sa mga kaliskis - ito ay hindi maginhawa. Gumamit kami ng mga kagamitan sa pagsukat: isang silindro o isang beaker, dahil alam namin na ang density ng tubig ay 1 g/ml. Samakatuwid, ang dami ng molar ng tubig ay 18 ml/mol. Para sa mga likido at solido, ang dami ng molar ay nakasalalay sa kanilang density (Larawan 52, a). Isa pang bagay para sa mga gas (Larawan 52, b).

kanin. 52.
Mga volume ng molar (n.a.):
a - mga likido at solido; b - mga gas na sangkap

Kung kukuha tayo ng 1 mol ng hydrogen H 2 (2 g), 1 mol ng oxygen O 2 (32 g), 1 mol ng ozone O 3 (48 g), 1 mol ng carbon dioxide CO 2 (44 g) at kahit na 1 mol ng singaw ng tubig H 2 O (18 g) sa ilalim ng parehong mga kondisyon, halimbawa, normal (sa kimika, kaugalian na tawagan ang mga normal na kondisyon (n.a.) na temperatura na 0 ° C at isang presyon ng 760 mm Hg, o 101.3 kPa), lumalabas na ang 1 mol ng alinman sa mga gas ay sasakupin ang parehong dami, katumbas ng 22.4 litro, at naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula - 6 × 10 23.

At kung kukuha tayo ng 44.8 litro ng gas, kung magkano ang sangkap nito ay kukunin? Siyempre, 2 mol, dahil ang ibinigay na dami ay dalawang beses ang dami ng molar. Dahil dito:

kung saan ang V ay ang dami ng gas. Mula rito

Ang volume ng molar ay isang pisikal na dami na katumbas ng ratio ng volume ng isang substance sa dami ng isang substance.

Ang dami ng molar ng mga gas na sangkap ay ipinahayag sa l/mol. Vm - 22.4 l/mol. Ang dami ng isang kilomol ay tinatawag na kilomolar at sinusukat sa m 3 / kmol (Vm = 22.4 m 3 / kmol). Alinsunod dito, ang dami ng millimolar ay 22.4 ml/mmol.

Gawain 1. Hanapin ang mass ng 33.6 m 3 ng ammonia NH 3 (n.a.).

Gawain 2. Hanapin ang mass at volume (n.s.) na mayroon ang 18 × 10 20 molecules ng hydrogen sulfide H 2 S.

Kapag nilulutas ang problema, bigyang-pansin natin ang bilang ng mga molekula 18 × 10 20 . Dahil ang 10 20 ay 1000 beses na mas maliit kaysa sa 10 23 , malinaw naman, ang mga kalkulasyon ay dapat gawin gamit ang mmol, ml/mmol at mg/mmol.

Mga keyword at parirala

1. Molar, millimolar at kilomolar volume ng mga gas.
2. Ang dami ng molar ng mga gas (sa ilalim ng normal na mga kondisyon) ay 22.4 l / mol.
3. Normal na kondisyon.

Magtrabaho sa computer

1. Sumangguni sa elektronikong aplikasyon. Pag-aralan ang materyal ng aralin at kumpletuhin ang mga iminungkahing gawain.
2. Maghanap sa Internet ng mga email address na maaaring magsilbi bilang karagdagang mga mapagkukunan na nagpapakita ng nilalaman ng mga keyword at parirala ng talata. Mag-alok sa guro ng iyong tulong sa paghahanda ng isang bagong aralin - gumawa ng isang ulat sa mga pangunahing salita at parirala ng susunod na talata.

Mga tanong at gawain

1. Hanapin ang masa at bilang ng mga molekula sa n. y. para sa: a) 11.2 litro ng oxygen; b) 5.6 m 3 nitrogen; c) 22.4 ml ng chlorine.
2. Hanapin ang volume kung saan, sa n. y. kukuha ng: a) 3 g ng hydrogen; b) 96 kg ng ozone; c) 12 × 10 20 molecule ng nitrogen.
3. Hanapin ang mga densidad (mass ng 1 litro) ng argon, chlorine, oxygen at ozone sa n. y. Gaano karaming mga molekula ng bawat sangkap ang mapaloob sa 1 litro sa ilalim ng parehong mga kondisyon?
4. Kalkulahin ang masa ng 5 l (n.a.): a) oxygen; b) osono; c) carbon dioxide CO 2.
5. Tukuyin kung alin ang mas mabigat: a) 5 litro ng sulfur dioxide (SO 2) o 5 litro ng carbon dioxide (CO 2); b) 2 litro ng carbon dioxide (CO 2) o 3 litro ng carbon monoxide (CO).

Ang relasyon sa pagitan ng presyon at dami ng isang perpektong gas sa pare-pareho ang temperatura ay ipinapakita sa fig. isa.

Ang presyon at dami ng isang sample ng gas ay inversely proportional, ibig sabihin, ang kanilang mga produkto ay pare-pareho: pV = const. Ang kaugnayan na ito ay maaaring isulat sa isang mas maginhawang anyo para sa paglutas ng mga problema:

p1 V 1 =p 2 V 2(Batas ng Boyle-Mariotte).

Isipin na 50 litro ng gas (V 1 ), sa ilalim ng presyon ng 2 atm (p 1), naka-compress sa dami ng 25 l (V 2), kung gayon ang bagong presyon nito ay magiging katumbas ng:

Ang pag-asa ng mga katangian ng perpektong gas sa temperatura ay tinutukoy ng batas ng Gay-Lussac: ang dami ng isang gas ay direktang proporsyonal sa ganap na temperatura nito (sa isang pare-parehong masa: V = kT, saan k- salik ng proporsyonalidad). Ang ratio na ito ay karaniwang nakasulat sa isang mas maginhawang anyo para sa paglutas ng mga problema:

Halimbawa, kung ang 100 litro ng gas sa temperatura na 300K ay pinainit sa 400K nang hindi binabago ang presyon, kung gayon sa mas mataas na temperatura ang bagong dami ng gas ay magiging katumbas ng

Pagtatala ng pinagsamang batas ng gas pV/T== const ay maaaring ma-convert sa Mendeleev-Clapeyron equation:

saan R- unibersal na pare-pareho ng gas, a ay ang bilang ng mga moles ng gas.

Ang Mendeleev-Clapeyron equation ay nagbibigay-daan para sa isang malawak na iba't ibang mga kalkulasyon. Halimbawa, maaari mong matukoy ang bilang ng mga moles ng gas sa presyon na 3 atm at temperatura na 400K, na sumasakop sa dami ng 70 litro:

Isa sa mga kahihinatnan ng pinagsamang batas ng gas: ang pantay na dami ng iba't ibang mga gas sa parehong temperatura at presyon ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula. Ito ang batas ni Avogadro.

Kaugnay nito, ang isang mahalagang kahihinatnan ay sumusunod din mula sa batas ni Avogadro: ang mga masa ng dalawang magkaparehong volume ng magkaibang mga gas (siyempre, sa parehong presyon at temperatura) ay nauugnay sa kanilang mga molekular na timbang:

m 1 /m 2 =M 1 /M 2 (m 1 at m 2 ay ang mga masa ng dalawang gas);

M1 IM 2 ay ang relatibong density.

Nalalapat lamang ang batas ni Avogadro sa mga ideal na gas. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang mga gas na mahirap i-compress (hydrogen, helium, nitrogen, neon, argon) ay maaaring ituring na perpekto. Para sa carbon monoxide (IV), ammonia, sulfur oxide (IV), ang mga paglihis mula sa ideality ay naobserbahan na sa ilalim ng normal na mga kondisyon at tumataas sa pagtaas ng presyon at pagbaba ng temperatura.

Halimbawa 1. Ang carbon dioxide na may volume na 1 litro sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay may mass na 1.977 g. Ano ang tunay na volume na inookupahan ng isang nunal ng gas na ito (sa n.a.)? Ipaliwanag ang sagot.

Solusyon. Ang molar mass M (CO 2) \u003d 44 g / mol, pagkatapos ay ang dami ng nunal 44 / 1.977 \u003d 22.12 (l). Ang halagang ito ay mas mababa kaysa sa tinatanggap para sa mga ideal na gas (22.4 l). Ang pagbaba sa dami ay nauugnay sa isang pagtaas sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molekula ng CO 2, ibig sabihin, isang paglihis mula sa ideality.

Halimbawa 2. Ang gaseous chlorine na tumitimbang ng 0.01 g, na matatagpuan sa isang selyadong ampoule na may volume na 10 cm 3, ay pinainit mula 0 hanggang 273 o C. Ano ang paunang presyon ng chlorine sa 0 o C at sa 273 o C?

Solusyon. M r (Cl 2)=70.9; kaya 0.01 g ng chlorine ay tumutugma sa 1.4 10 -4 mol. Ang dami ng ampoule ay 0.01 l. Gamit ang Mendeleev-Clapeyron equation pV=vRT, hanapin ang paunang presyon ng chlorine (p 1 ) sa 0 o C:

katulad na nakikita natin ang presyon ng chlorine (p 2) sa 273 o C: p 2 \u003d 0.62 atm.

Halimbawa 3. Ano ang volume na inookupahan ng 10 g ng carbon monoxide (II) sa temperatura na 15 o C at presyon na 790 mm Hg. Art.?

Solusyon.

Mga gawain

1 . Anong volume (sa N.S.) ang nasasakop ng 0.5 mol ng oxygen?
2 . Anong volume ang inookupahan ng hydrogen na naglalaman ng 18-10 23 molecules (sa n.a.)?
3 . Ano ang molar mass ng sulfur oxide (IV) kung ang hydrogen density ng gas na ito ay 32?
4 . Anong dami ang inookupahan ng 68 g ng ammonia sa presyon ng 2 atm at temperatura na 100 o C?
5 . Sa isang saradong sisidlan na may kapasidad na 1.5 litro ay isang halo ng hydrogen sulfide na may labis na oxygen sa temperatura na 27 o C at isang presyon ng 623.2 mm Hg. Art. Hanapin ang kabuuang dami ng mga sangkap sa sisidlan.
6 . Sa isang malaking silid, ang temperatura ay maaaring masukat gamit ang isang "gas" thermometer. Para sa layuning ito, ang isang glass tube na may panloob na dami ng 80 ml ay napuno ng nitrogen sa temperatura na 20° C. at isang presyon ng 101.325 kPa. Pagkatapos nito, ang tubo ay dahan-dahan at maingat na inilabas sa silid patungo sa isang mas mainit na silid. Dahil sa thermal expansion, ang gas ay nakatakas mula sa tubo at nakolekta sa itaas ng likido, na ang presyon ng singaw ay bale-wala. Ang kabuuang dami ng gas na lumalabas sa tubo (sinusukat sa 20° C. at 101.325 kPa) ay 3.5 ml. Ilang moles ng nitrogen ang kailangan upang mapuno ang glass tube, at ano ang temperatura ng mas mainit na silid?
7 . Ang isang chemist na nagtukoy ng atomic mass ng isang bagong elemento X sa kalagitnaan ng ika-19 na siglo ay gumamit ng sumusunod na pamamaraan: nakakuha siya ng apat na compound na naglalaman ng elementong X (A, B, C at D), at tinukoy ang mass fraction ng elemento ( %) sa bawat isa sa kanila. Sa isang sisidlan kung saan ang hangin ay dati nang inilikas, inilagay niya ang bawat tambalan, inilipat sa isang gas na estado sa 250 o C, at itinakda ang presyon ng singaw ng sangkap sa 1.013 10 5 Pa. Ang masa ng gas na sangkap ay tinutukoy mula sa pagkakaiba sa pagitan ng mga masa ng walang laman at buong mga sisidlan. Ang isang katulad na pamamaraan ay isinagawa sa nitrogen. Ang resulta ay isang talahanayan tulad nito:

Gas	Kabuuang timbang, g	Mass fraction () ng elemento x sa substance,%
N 2	0,652	-
PERO	0,849	97,3
B	2,398	68,9
AT	4,851	85,1
G	3,583	92,2

Tukuyin ang posibleng atomic mass ng elemento X.

8 . Noong 1826, iminungkahi ng Pranses na chemist na si Dumas ang isang paraan para sa pagtukoy ng density ng singaw, na naaangkop sa maraming mga sangkap. Gamit ang pamamaraang ito, posible na mahanap ang mga molekular na timbang ng mga compound, gamit ang hypothesis ni Avogadro na ang pantay na dami ng mga gas at singaw sa pantay na presyon at temperatura ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula. Gayunpaman, ang mga eksperimento sa ilang mga sangkap, na ginawa ayon sa pamamaraan ng Dumas, ay sumalungat sa hypothesis ni Avogadro at pinag-uusapan ang mismong posibilidad na matukoy ang bigat ng molekular sa pamamagitan ng pamamaraang ito. Narito ang isang paglalarawan ng isa sa mga eksperimentong ito (Larawan 2).

a. Sa leeg ng isang sisidlan a ng isang kilalang volume, isang tinimbang na bahagi ng ammonia b ang inilagay at pinainit sa isang oven sa hanggang sa temperaturang ito t o , kung saan ang lahat ng ammonia ay sumingaw. Ang mga nagresultang singaw ay inilipat ang hangin mula sa sisidlan, ang ilan sa kanila ay nakatayo sa anyo ng fog. uminit t o ang sisidlan, ang presyon kung saan ay katumbas ng presyon ng atmospera, ay tinatakan sa kahabaan ng constriction r, pagkatapos ay pinalamig at tinimbang.

Pagkatapos ay binuksan ang sisidlan, hinugasan mula sa condensed ammonia, pinatuyo at tinimbang muli. Sa pamamagitan ng pagkakaiba, ang mass m ng ammonia ay natukoy.

Ang masa na ito, kapag pinainit sa t o nagkaroon ng pressure R, katumbas ng atmospheric, sa isang sisidlan na may dami v. Para sa sisidlan a, ang presyon at dami ng isang kilalang masa ng hydrogen sa temperatura ng silid ay paunang natukoy. Ang ratio ng molekular na timbang ng ammonia sa molekular na bigat ng hydrogen ay tinutukoy ng formula

Nakuha ang halaga M / M (H 2) \u003d 13.4. Ang ratio na kinakalkula mula sa formula na NH 4 Cl ay 26.8.

b. Ang eksperimento ay paulit-ulit, ngunit ang leeg ng sisidlan ay sarado na may isang buhaghag na asbestos stopper. d, natatagusan sa mga gas at singaw. At the same time, nakuha namin ang relasyon M/ M (H 2) \u003d 14.2.

sa. Inulit namin ang eksperimento b, ngunit nadagdagan ang paunang sample ng ammonia ng 3 beses. Ang ratio ay naging katumbas ng M/M (H 2) = 16.5.
Ipaliwanag ang mga resulta ng inilarawang eksperimento at patunayan na ang batas ni Avogadro ay nasunod sa kasong ito.

1. Ang isang nunal ng anumang gas ay sumasakop sa dami (sa n.a.) na 22.4 litro; Ang 0.5 mol O 2 ay sumasakop sa dami ng 22.40.5 \u003d 11.2 (l).
2. Ang bilang ng mga molekulang hydrogen na katumbas ng 6.02-10 23 (numero ni Avogadro), sa n. y. sumasakop sa dami ng 22.4 l (1 mol); pagkatapos

3. Molar mass ng sulfur(IV) oxide: M(SO 2) = 322 = 64 (g/mol).
4. Sa n. y. 1 mole ng NH3, katumbas ng 17 g, ay sumasakop sa isang dami ng 22.4 litro, 68 g ay sumasakop sa isang volume X l ,

Mula sa equation ng estado ng gas p o V o /T o = p 1 V 1 /T 1 nakita namin

pinaghalong H 2 S at O ​​2 .

6 . Kapag pinupuno ang tubo na may nitrogen

Sa tubo ay nanatili (sa ilalim ng mga paunang kondisyon) V 1: 80-3.5 = 76.5 (ml). Sa pagtaas ng temperatura, ang nitrogen, na sumasakop sa dami ng 76.5 ml (V 1) sa 20 o C, ay nagsimulang sakupin ang dami ng V 2 = 80 ml. Pagkatapos, ayon sa Т 1 /Т 2 = = V 1 /V 2 mayroon kami

Ipagpalagay na sa temperatura na 250 ° C, ang mga sangkap A, B, C, D ay mga perpektong gas. Pagkatapos ay ayon sa batas ni Avogadro

Mass ng elemento X sa 1 mol ng substance A, B, C at D (g/mol):

M(A) . 0.973 = 35.45; M(B) . 0.689 = 70.91; M (B). 0.851 = 177.17; M(G) . 0.922= 141.78

Dahil dapat mayroong isang integer na bilang ng mga atom ng elemento X sa molekula ng sangkap, kinakailangan upang mahanap ang pinakamalaking karaniwang divisor ng mga nakuhang halaga. Ito ay 35.44 g / mol, at ang numerong ito ay maaaring ituring na posibleng atomic mass ng elemento X.

8. Ang sinumang modernong botika ay madaling maipaliwanag ang mga resulta ng eksperimento. Kilalang-kilala na ang sublimation ng ammonia - ammonium chloride - ay isang nababaligtad na proseso ng thermal decomposition ng asin na ito:

NH4Cl		NH3	+ HCl.
53,5		17	36,5

Sa gas phase ay ammonia at hydrogen chloride, ang kanilang average na kamag-anak na molekular na timbang M t

Hindi gaanong malinaw ang pagbabago sa resulta sa pagkakaroon ng asbestos plug. Gayunpaman, sa kalagitnaan ng huling siglo, ito ay tiyak na mga eksperimento sa mga porous ("boring") na mga partisyon na nagpakita na ang singaw ng ammonia ay naglalaman ng dalawang gas. Ang mas magaan na ammonia ay dumaan sa mga pores nang mas mabilis at madaling makita, alinman sa pamamagitan ng amoy o gamit ang basang indicator na papel.

Ang isang mahigpit na expression para sa pagtantya ng relatibong permeability ng mga gas sa pamamagitan ng mga porous na partisyon ay ibinibigay ng molecular-kinetic theory ng mga gas. Average na bilis ng mga molekula ng gas
, kung saan ang R ay ang gas constant; T - ganap na temperatura; M - molar mass. Ayon sa formula na ito, ang ammonia ay dapat kumalat nang mas mabilis kaysa sa hydrogen chloride:

Dahil dito, kapag ang isang asbestos stopper ay ipinasok sa leeg ng prasko, ang gas sa prasko ay magkakaroon ng oras upang medyo pagyamanin ang sarili nito ng mabigat na HC1 sa panahon na ang presyon ay katumbas ng atmospheric pressure. Ang kamag-anak na density ng gas ay tumataas sa kasong ito. Sa pagtaas ng masa ng NH 4 C1, ang isang presyon na katumbas ng atmospheric pressure ay itatatag mamaya (pinipigilan ng asbestos plug ang mabilis na pagtagas ng singaw mula sa flask), ang gas sa flask ay maglalaman ng mas maraming hydrogen chloride kaysa sa naunang kaso; tataas ang density ng gas.

Ang dami ng isang gramo-molekula ng isang gas, tulad ng masa ng isang gramo-molekula, ay isang hinango na yunit ng pagsukat at ipinahayag bilang ratio ng mga yunit ng volume - litro o mililitro sa isang nunal. Samakatuwid, ang dimensyon ng gram-molecular volume ay l / mol o ml / mol. Dahil ang volume ng isang gas ay nakasalalay sa temperatura at presyon, ang gram-molecular volume ng isang gas ay nag-iiba depende sa mga kondisyon, ngunit dahil ang gram-molecules ng lahat ng mga substance ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molecule, ang gram-molecules ng lahat ng mga substance sa ilalim ang parehong mga kondisyon ay sumasakop sa parehong dami. sa ilalim ng normal na kondisyon. = 22.4 l/mol, o 22400 ml/mol. Muling pagkalkula ng gramo-molekular na dami ng gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon bawat dami sa ilalim ng ibinigay na mga kondisyon ng produksyon. ay kinakalkula ayon sa equation: J- t-tr kung saan sumusunod na kung saan ang Vo ay ang gram-molecular volume ng gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang Umol ay ang nais na gram-molecular volume ng gas. Halimbawa. Kalkulahin ang gram-molecular volume ng gas sa 720 mm Hg. Art. at 87°C. Solusyon. Ang pinakamahalagang kalkulasyon na nauugnay sa gram-molecular volume ng isang gas a) Conversion ng volume ng gas sa bilang ng mga moles at ang bilang ng mga moles sa bawat volume ng gas. Halimbawa 1. Kalkulahin kung gaano karaming mga nunal ang nasa 500 litro ng gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Solusyon. Halimbawa 2. Kalkulahin ang dami ng 3 mol ng gas sa 27 * C 780 mm Hg. Art. Solusyon. Kinakalkula namin ang gram-molecular volume ng gas sa ilalim ng tinukoy na mga kondisyon: V - ™ ** RP st. - 22.A l / mol. 300 deg \u003d 94 p. -273 vrad 780 mm Hg. "ap.--24" ° Kalkulahin ang dami ng 3 mol GRAM MOLECULAR VOLUME NG GAS V \u003d 24.0 l / mol 3 mol \u003d 72 l b) Conversion ng masa ng gas sa dami nito at dami ng gas sa bawat masa nito. Sa unang kaso, ang bilang ng mga moles ng gas ay unang kinakalkula mula sa masa nito, at pagkatapos ay ang dami ng gas ay kinakalkula mula sa nahanap na bilang ng mga moles. Sa pangalawang kaso, ang bilang ng mga moles ng gas ay unang kinakalkula mula sa dami nito, at pagkatapos, mula sa nahanap na bilang ng mga moles, ang masa ng gas. Halimbawa 1, Kalkulahin ang volume (sa N.C.) ng 5.5 g ng carbon dioxide CO * Solution. |icoe ■= 44 g/mol V = 22.4 l/mol 0.125 mol 2.80 l Halimbawa 2. Kalkulahin ang masa ng 800 ml (sa n.a.) carbon monoxide CO. Solusyon. | * w => 28 g / mol m " 28 g / lnm 0.036 did * \u003d" 1.000 g Kung ang masa ng gas ay ipinahayag hindi sa gramo, ngunit sa mga kilo o tonelada, at ang dami nito ay ipinahayag hindi sa litro o mililitro, ngunit sa metro kubiko , kung gayon posible ang dalawang beses na diskarte sa mga kalkulasyong ito: alinman sa hatiin ang mas matataas na sukat sa mas mababa, o ang pagkalkula ng ae na may mga moles ay kilala, at sa mga kilo-molecule o toneladang molekula, gamit ang mga sumusunod na ratios: sa ilalim ng normal na mga kondisyon, 1 kilo-molekula-22,400 l / kmol , 1 tonelada-molekula - 22,400 m*/tmol. Mga Yunit: kilo-molekula - kg/kmol, tonelada-molekula - t/tmol. Halimbawa 1. Kalkulahin ang dami ng 8.2 tonelada ng oxygen. Solusyon. 1 toneladang molekula Oa » 32 t/tmol. Nakita namin ang bilang ng mga toneladang molekula ng oxygen na nasa 8.2 tonelada ng oxygen: 32 t/tmol ** 0.1 Kalkulahin ang masa ng 1000 -k * ammonia (sa n.a.). Solusyon. Kinakalkula namin ang bilang ng mga toneladang molekula sa tinukoy na dami ng ammonia: "-stay5JT-0.045 t/mol Kalkulahin ang masa ng ammonia: 1 toneladang molekula NH, 17 t/mol tyv, = 17 t/mol 0.045 t/mol * 0.765 t Pangkalahatang prinsipyo ng pagkalkula, na may kaugnayan sa mga pinaghalong gas, ay ang mga kalkulasyon na may kaugnayan sa mga indibidwal na bahagi ay ginanap nang hiwalay, at pagkatapos ay ang mga resulta ay pinagsama-sama. Halimbawa 1. Kalkulahin kung anong volume ang isang gas mixture na binubuo ng 140 g ng nitrogen at 30 e ng hydrogen ay sasakupin sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Solusyon Kalkulahin ang bilang ng mga moles ng nitrogen at hydrogen na nakapaloob sa pinaghalong (No. "= 28 u/mol; cn, = 2 g/mol): 140 £ 30 sa 28 g/mol W Kabuuang 20 mol GRAM MOLECULAR VOLUME NG GAS Kalkulahin ang volume ng pinaghalong : Ueden sa 22 "4 AlnoAb 20 mol " 448 l Halimbawa 2. Kalkulahin ang mass ng 114 mixture (sa n.a.) ng carbon monoxide at carbon dioxide, ang volume komposisyon na kung saan ay ipinahayag sa pamamagitan ng ratio: /lso: /iso, = 8:3. Solusyon. Ayon sa ipinahiwatig na komposisyon, nahanap namin ang mga volume ng bawat gas sa pamamagitan ng paraan ng proporsyonal na dibisyon, pagkatapos ay kinakalkula namin ang kaukulang bilang ng mga moles: t / II l "8 Q" "11 J 8 Q Ksoe 8 + 3 8 * Va > "a & + & * VCQM grfc - 0 "36 ^-grfc "" 0.134 jas * Kinakalkula! ang masa ng bawat isa sa mga gas mula sa nahanap na bilang ng mga moles ng bawat isa sa kanila. 1 "co 28 g / mol; jico . \u003d 44 g / mol moo" 28 e! mol 0.36 mol "South tco. \u003d 44 e / zham" - 0.134 "au> - 5.9 g Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng natagpuang masa ng bawat isa sa mga bahagi, nakita namin ang masa ng ang pinaghalong: gas sa pamamagitan ng gram-molecular volume Itinuturing sa itaas ang paraan ng pagkalkula ng molecular weight ng isang gas sa pamamagitan ng relative density. Ngayon ay isasaalang-alang natin ang paraan ng pagkalkula ng molecular weight ng isang gas sa pamamagitan ng gram-molecular volume. ipinapalagay na ang masa at dami ng gas ay direktang proporsyonal sa isa't isa. Ito ay sumusunod "na ang dami ng isang gas at ang masa nito ay nauugnay sa isa't isa dahil ang gramo-molekular na dami ng isang gas ay sa gramo-molekular nito. masa, na sa matematika aling anyo ang ipinahayag tulad ng sumusunod: V_ Ushts / i (x kung saan Un * "- gram-molecular volume, p - gram-molecular weight. Kaya naman _ Huiol t p? Isaalang-alang natin ang pamamaraan ng pagkalkula sa isang partikular na halimbawa. "Halimbawa. Ang mass ng 34 $ ju gas sa 740 mm Hg, spi at 21 ° C ay 0.604 g. Kalkulahin ang molecular weight ng gas. Solusyon. Upang malutas, kailangan mong malaman ang gram-molecular volume ng gas. Samakatuwid, bago magpatuloy sa mga kalkulasyon, kinakailangan na tumira sa ilang partikular na gramo-molekular na dami ng gas. Maaari mong gamitin ang karaniwang gramo-molekular na dami ng gas, na katumbas ng 22.4 l / mol. Pagkatapos ang dami ng gas na tinukoy sa kondisyon ng problema ay dapat dalhin sa normal na mga kondisyon. Ngunit posible, sa kabaligtaran, upang kalkulahin ang gram-molecular volume ng isang gas sa ilalim ng mga kondisyon na tinukoy sa problema. Sa unang paraan ng pagkalkula, ang sumusunod na disenyo ay nakuha: sa 740 * mrt.st .. 340 ml - 273 deg ^ Q ^ 0 760 mm Hg. Art. 294 deg ™ 1 l.1 - 22.4 l / mol 0.604 in _ s, ypya. -m-8 \u003d 44 g, M0Ab Sa pangalawang paraan, nakita namin ang: V - 22»4 A! mol No. mm Hg. st.-29A deg 0A77 l1ylv. Uiol 273 vrad 740 mmHg Art. ~ R * 0 ** Sa parehong mga kaso, kinakalkula namin ang masa ng molekula ng gramo, ngunit dahil ang molekula ng gramo ay katumbas ng numero sa molecular mass, sa gayon ay makikita natin ang molecular mass.

2.1. Relatibong densidad ng gas d katumbas ng ratio ng mga densidad (ρ 1 at ρ 2) ng mga gas (sa parehong presyon at temperatura):

d \u003d ρ 1: ρ 2 ≈ M 1: M 2 (2.1)

kung saan ang M 1 at M 2 ay ang mga molekular na timbang ng mga gas.

Kamag-anak na density ng gas:

kaugnay sa hangin: d ≈ M/29
tungkol sa hydrogen: d ≈ M/2

kung saan ang М, 29 at 2 ay ang kaukulang molekular na timbang ng ibinigay na gas, hangin at hydrogen.

2.2. Dami ng timbang a (sa g) gas sa isang ibinigay na volume V (sa dm 3):

• isang \u003d M * 1.293 * p * 273 * V / 28.98 (273 + t) * 760 \u003d 0.01605 * p * M * V / 273 + t (2.2)

kung saan ang M ay ang molekular na bigat ng gas, p ay ang presyon ng gas, mm Hg, t ay ang temperatura ng gas, 0 C.

Ang dami ng gas sa g bawat 1 dm 3 sa ilalim ng normal na mga kondisyon

kung saan ang d ay ang relatibong density ng gas na may kaugnayan sa hangin.

2.3.Dami V na inookupahan ng isang binigay na dami ng timbang a ng gas :

V \u003d a * 22.4 * 760 * (273 + t) / M * p (2.4)

2.5. Mga pinaghalong gas

Ang masa (sa g) ng pinaghalong bahagi ng n hugis na may mga volume na V 1, V 2 ... V n at molecular weights M 1, M 2 ... M n ay katumbas ng

Kung saan ang 22.4 ay ang volume ng 1 mol ng isang substance sa gaseous state sa 273 K at 101.32 kPa (0 ° C at 760 mm Hg)

Dahil ang dami ng pinaghalong V \u003d V 1 + V 2 + ... + V n, pagkatapos ay 1 dm 3 nito ay may masa:

Ang average na molekular na timbang M ng pinaghalong gas (na may additivity ng mga katangian nito) ay katumbas ng:

Ang konsentrasyon ng mga sangkap ng mga pinaghalong gas ay madalas na ipinahayag bilang isang porsyento sa dami. Ang konsentrasyon ng volume (V 1 /V·100) ayon sa numero ay tumutugma sa fraction ng partial pressure ng component (р 1 /р·100) at sa molar concentration nito (M 1 /M·100).

Ang mga proporsyon ng mga indibidwal na sangkap i sa pinaghalong gas ay pantay, %

malaki at mabigat napakalaki

kung saan ang q i ay ang mass content ng i-th component sa mixture.

Ang pantay na dami ng iba't ibang mga gas sa ilalim ng parehong mga kondisyon ay naglalaman ng parehong bilang ng mga molekula, kaya

p 1: p 2: ... = V 1: V 2: ... = M 1: M 2: ...

kung saan ang M ay ang bilang ng mga moles.

Bilang ng mga nunal ng sangkap:

Kung ang gas ay nasa ilalim ng parehong mga kondisyon(P, T) at kinakailangan upang matukoy ang dami o masa nito sa ilalim ng ibang mga kondisyon (P´, T´), pagkatapos ay gagamitin ang mga sumusunod na formula:

para sa conversion ng volume

para sa mass conversion

Sa T = const bahagyang presyon Ang puspos na singaw sa isang halo ng gas, anuman ang kabuuang presyon, ay pare-pareho. Sa 101.32 kPa at T K, 1 mole ng gas o singaw ang sumasakop sa dami ng 22.4 (T / 273) dm 3. Kung ang presyon ng singaw sa temperatura na ito ay P us, kung gayon ang dami ng 1 mol ay:

Kaya, ang masa ng 1m 3 pares ng molekular na timbang M sa temperatura T at presyon P ay katumbas sa amin, sa g / m 3

Alam ang masa ng nilalaman ng puspos na singaw sa 1 m 3 ng pinaghalong, maaari nating kalkulahin ang presyon nito:

Ang dami ng tuyong gas ay kinakalkula ng formula:

kung saan ang P sat., T ay ang presyon ng saturated water vapor sa temperaturang T.

Dinadala ang mga volume ng tuyong V (T, P) na tuyo. at basa V (T, P) vl. ang mga gas sa normal na kondisyon (n.o.) (273 K at 101.32 kPa) ay ginawa ayon sa mga formula:

Formula

ay ginagamit upang muling kalkulahin ang dami ng basang gas sa P at T sa iba pang P', T', sa kondisyon na ang equilibrium pressure ng water vapor ay nagbabago rin sa temperatura. Ang mga expression para sa muling pagkalkula ng mga volume ng gas sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ay magkatulad:

Kung ang water vapor pressure ng saturated steam sa anumang temperatura ay P sat. , ngunit kinakailangang kalkulahin ang G n.o.s. - ang nilalaman nito sa 1 m 3 ng gas sa n.o., pagkatapos ay ginagamit ang equation (1.2), ngunit sa kasong ito ang T ay hindi ang temperatura ng saturation, ngunit katumbas ng 273 K.

Mula dito ay sumusunod na:

G n.o.s. = 4.396 10 -7 Umupo si Mr. .

Ang presyon ng saturated water vapor, kung ang nilalaman nito ay kilala sa 1 m 3 sa n.o. kinakalkula ayon sa formula.