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
V_m = —
          ν

где V_m – молярный объем, V – объем, ν («ню») – количество вещества.

 

Следовательно:

          22,4 л
V_m = ——— = 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) = V_m · 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 = V_m · 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.