Молярный объем и молярная масса газов. Закон Авогадро
Закон Авогадро.
|
Любой газ количеством вещества 1 моль при нормальных условиях занимает объем приблизительно 22,4 л. Нормальными условиями (н.у.) принято считать температуру 0˚ при давлении 760 мм рт.ст. |
Пояснение:
Если возьмем 1 моль нескольких газов, то они будут иметь одинаковый объем.
К примеру, определим объем газов H2, O2 и CO2.
Объем вычисляется по формуле
m
V = ——
ρ
где m – масса, ρ («ро») – плотность.
С помощью таблицы Менделеева определяем массу наших газов:
H2 = 2 г
O2 = 32 г
CO2 = 44 г
Теперь по таблице плотностей находим плотность газов:
ρ(H2) = 0,089 г/л
ρ(O2) = 1,429 г/л
ρ(CO2) = 1,96 г/л
Осталось произвести вычисления:
2 г
V(H2) = ————— ≈ 22,4 л
0,089 г/л
32 г
V(O2) = ————— ≈ 22,4 л
1,429 г/л
44 г
V(CO2) = ————— ≈ 22,4 л
1,96 г/л
Как видим, объем одного моля разных газов имеет одинаковую величину, равную ≈ 22,4 л.
Молярный объем газа.
Молярный объем газа – это отношение объема газа к количеству вещества:
V
Vm = —
ν
где Vm – молярный объем, V – объем, ν («ню») – количество вещества.
Следовательно:
22,4 л
Vm = ——— = 22,4 л/моль
1 моль
Пример: Вычислим объем (н.у) водорода, который можно получить при взаимодействии 12 г магния с избытком соляной кислоты.
Итак:
Дано: m(Mg) = 12 г
Найти: V(H2)
Решение:
1) Сначала найдем количество вещества магния. Для этого применим формулу соотношения количества вещества, его массы и молярной массы:
m
v = ——
M
где v («ню») – количество вещества, m – масса, M – молярная масса вещества.
Выясним по Периодической таблице молярную массу магния (24 г/моль) и воспользуемся приведенной формулой:
m(Mg) 12 г
v(Mg) = ———— = ———— = 0,5 моль
M(Mg) 24 г/моль
Мы выяснили, что 12 г магния составляют 0,5 моль.
2) Пишем уравнение реакции
0,5 моль x моль
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
1 моль 1 моль
На основании этого уравнения находим соотношение количества вещества Mg2 и H2 и находим количество вещества водорода. Для этого составляем пропорцию и решаем ее:
0,5 моль x моль
———— = ————
1 моль 1 моль
Определяем значение x:
0,5 моль · 1 моль
x = ———————— = 0,5 моль.
1 моль
3) Осталось найти объем водорода:
V(H2) = Vm · ν = 22,4 л/моль · 0,5 моль = 11,2 л.
Ответ: V(H2) = 11,2 л.
Молярная масса газа.
Молярная масса газа равна произведению молярного объема на плотность:
M = Vm · ρ
Другая формула молярной массы (если известна относительная плотность газа и молярная масса другого газа, с которым сравнивается молярная масса исследуемого газа):
M1 = D · M2
где M1 – исследуемый газ, M2 – сравниваемый газ, D – относительная плотность (см.раздел «Относительная плотность газов»).
В равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул.