Версия 09:18, 30 ноября 2009

Гіпермаркет Знань>>Хімія>>Хімія 8 клас>>Хімія: Молярний об’єм газів

Тобі треба
знати і вміти пояснювати суть: закону об'ємних відношень; закону Авогадро; поняття «молярний об'єм газу»;
вміти: обчислювати об'єми газів за рівнянням реакції та молярний об'єм газу; встановлювати взаємозв'язок між фізичними величинами.


Сподіваюсь, ти розумієш, що в разі проведення реакцій за участю газів незручно вимірювати їх маси. Тому в лабораторіях і на підприємствах, де використовують або добувають газуваті речовини, вимірюють не маси, а об'єми газів, користуючись при цьому законом, який розкриває об'ємні відношення газів.
Перші кількісні дослідження реакцій між газами здійснив французький учений Ж. Л. Гей-Люссак. У 1808 р. він виявив закономірність, яка відома в науці як закон об'ємних відношень, або «хімічний» закон Гей-Люссака:
у хімічних реакціях об'єми газуватих речовин (реагентів і продуктів реакції) відносяться між собою як невеликі цілі числа.
Цей закон справедлцвий за умови, що об'єми газів виміряні за однакових температури і тиску. Ж. Л. Гей-Люссак експериментально довів, що 1 об'єм водню взаємодіє з 1 об'ємом хлору і при цьому утворюється 2 об'єми хлороводню:
 Н₂     +    Сl₂   =   2НСl
_{1 об'єм     1 об'єм      2 об'єми}


Жозеф Луї Гей-Люссак (1778—1850)
Французький хімік і фізик. Відкрив газові закони, які були названі його іменем, та закон простих об'ємних відношень. Довів, що Хлор, Йод, Калій, Натрій, Фосфор і Сульфур — хімічні елементи. Виготовив чисту синильну кислоту, здобув ціан. Побудував перші діаграми розчинності (1819). Удосконалив методи хімічного аналізу, поклав початок об'ємному аналізові. Винайшов башту для вловлювання нітроген оксидів у виробництві сульфатної кислоти (башта Гей-Люссака)

Виявилося, що відношення об'ємів газів, які вступають у реакцію й утворюються внаслідок її перебігу, відповідає коефіцієнтам у рівнянні хімічної реакції й дорівнює 1:1:2.
Оскільки це так, можна обчислювати об'єми газів за коефіцієнтами в рівнянні реакції, не вдаючись до інших обчислень (молярний об'єм газу, молярна маса тощо).
Об'єми газів, які вступають у реакцію й утворюються внаслідок її перебігу, відповідають коефіцієнтам у рівнянні хімічної реакції

Приклад 1. Який об'єм кисню необхідний для спалювання водню об'ємом 10 м³?
Дано:
V(Н₂) = 10 м³
V(0₂) — ?

Розв'язування:

2Н₂     +  0₂     = 2Н₂0
_{2 об'єми  1 об'єм}
3 рівняння реакції видно, що водень і кисень реагують в об'ємному відношенні 2:1. Який би об'єм водню не було взято, кисню потрібно вдвічі менше. Отже,
2 : 1 = 10 : х, звідки х = 5.

Відповідь. Для спалювання водню об'ємом 10 м³ потрібен кисень об'ємом 5 м³ (V(0₂) = 5 м³).


Виявлену Ж. Л. Гей-Люссаком закономірність простих співвідношень між об'ємами газів, що реагують, пояснив закон, відкритий у 1811 році італійським ученим А. Авогадро:
в однакових об'ємах різних газів за однакових умов міститься однакове число молекул.

Ти можеш запитати, як це можна зрозуміти, адже у різних газів молекули різні за розміром?
З курсу фізики тобі відомо, що молекули в газах розміщені так далеко одна від одної, що відстань між ними в багато разів перевищує розмір самих молекул. Тому об'єм газу визначається не розміром його молекул, а відстанями між ними. Якщо взяти різні гази за однакової температури і однакового тиску, то й відстані між молекулами в усіх газах будуть приблизно однаковими. От і виходить, що за однакових умов у однакових об'ємах газів міститься однакове число молекул.
Справедливим є і зворотне твердження: однакове число молекул будь-яких газів за однакових умов займає однаковий об'єм. Однакове число молекул (6,02 • 10²³) міститься в 1 моль будь-якого газу. Отже, із закону Авогадро випливає наслідок: 1 моль газу за однакових умов займає однаковий об'єм. Цей об'єм називається молярним об'ємом газу (позначається V_m).
Молярний об'єм газу — це фізична величина, що дорівнює відношенню об'єму до кількості речовини:
V_m= V/v
Молярний об'єм газу вимірюється в кубічних метрах на моль (м³/моль) або в літрах на моль (л/моль).
Встановлено, що за нормальних умов (н. у.) об'єм будь-якого газу, взятого кількістю речовини 1 моль, приблизно сталий і дорівнює 22,4 л.

Нормальні умови (н. у.) — це стандартні фізичні умови, що визначаються тиском р = 101 325 Па (760 мм рт. cт.) і термодинамічною температурою Т = 273,15K(t = 0°C). У 1984р.Міжнародний Союз чистої і прикладної хімії (ІЮПАК) рекомендував вважати як стандартні тиск 105 Па (100 кПа) і температуру 273 К (0°С).

Застосовуючи формулу
V_m= V/v
яка виражає залежність між молярним об'ємом газу, об'ємом і кількістю речовини, можна розв'язувати різні задачі.
Нормальні умови (н. у.):
р = 100 кПа, T = 273 К (0°С)


Приклад 2. Обчисли молярний об'єм карбон(IV) оксиду С02, якщо відомо, що за нормальних умов 0,5 моль його займає об'єм 11,2 л.
Дано:
ν(CО₂) = 0,5 моль
V(CО₂) = 11,2 л
V_m(CО₂) — ?
Розв'язування:
V_m = V/ν;   V_m = (11,2 л)/(0,5 моль) = 22,4 л/моль.
Відповідь. V_m(CО₂) = 22,4 л/моль.


Приклад 3. Яку кількість речовини за н. у. становить кисень об'ємом 44,8 л?
Дано:
V(О₂) = 44,8 л
V_m = 22,4 л/моль
ν(О₂) — ?
Розв'язування:
Vm = V/ν, то ν = V/Vm
звідси ν(О₂) = (44,8 л)/(22,4 л/моль) = 2 моль.
Відповідь. ν(О₂) = 2 моль.


Приклад 4. Який об'єм за н. у. займатиме вуглекислий газ, узятий кількістю речовини 0,25 моль?
Дано:
ν(CО₂) = 0,25 моль
V_m = 22,4 л/моль
V(CО₂) — ?
Розв'язування:
V_m = V/ν;  то V = V_m •ν,  звідси V(CО₂) = 22,4 л/моль • 0,25 моль = 5,6 л.
Відповідь. V(CО₂) = 5,6 л.


Приклад 5*. Який об'єм кисню можна добути, якщо розкласти електричним струмом воду масою 180 г?
Дано:
m(H₂О) = 180 г
V(О₂) — ?
Розв'язування:
2Н₂О      =   2Н₂   +     0₂
ν=2 моль                   ν=1 моль
М=2 • 18 = 36 г/моль  V_m = 22,4 л/моль
m = 36г                       V = 22,4 л
36 г : 22,4 л = 180 г : х
x = (22,4 л • 180 г)/(36 г) = 112 л.
Відповідь. Якщо розкласти воду масою 180 г, то за н. у. можна добути кисень об'ємом 112 л.


ВИСНОВКИ
У рівняннях хімічних реакцій коефіцієнти перед формулами газуватих речовин відповідають об'ємам цих газів. Будь-які гази кількістю речовини 1 моль за однакових умов займають однаковий об'єм. Цей об'єм називається молярним об'ємом газу.
Молярний об'єм газу за н. у. дорівнює 22,4 л/моль. Нормальні умови (н. у.) — тиск 100 кПа (1 атм) і температура 273 К (0 °С).

Завдання для самоконтролю
1. Азот N₂ кількістю речовини 2 моль за н. у. займає об'єм (а) 22,4 л; (б) 11,2 л; (в) 44,8 л; (г) 5,6 л.
2. Карбон(ІІ) оксид об'ємом 20 л спалили в кисні. При цьому утворився карбон(IV) оксид об'ємом (а) 5 л; (б) 10 л; (в) 20 л; (г) 40л.
3. На спалювання сірководню H₂S витрачено кисень об'ємом 15 л. Об'єм добутого при цьому сульфур(IV) оксиду дорівнює (а) 5л; (б) 10л; (в) 20л; (г) 40л.
4. Чи вистачить 80 м³ кисню для спалювання метану СН₄ об'ємом 50 м³?
5*. Яка кількість речовини бертолетової солі КСlO₃ розклалася, якщо утворився кисень об'ємом 16,8 л (н. у.)?

Додаткові завдання
6*. Знайди масу калій перманганату КМn0₄, яку треба витратити, аби добути кисень об'ємом 28 л (н. у.).
7*. Змішали хлор об'ємом 2 л і водень об'ємом 3 л. Суміш підірвали. Які гази і в якому об'ємі залишаться після реакції?
8*. Для синтезу амоніаку NH₃ було взято азот N₂ об'ємом 15 м³ і водень Н₂ об'ємом 30 м³ (н. у.). Які гази і в якому об'ємі залишаться після синтезу?
9*. Чи вистачить водню, що утворився внаслідок взаємодії цинку кількістю речовини 0,5 моль з хлоридною кислотою НСІ, для відновлення заліза масою 11 г із залізної ожарини Fe₃0₄?
10*. Скільки молекул міститься в 1 л кисню (н. у.)? Скільки молекул кисню (приблизно) є в хімічному кабінеті вашої школи?

Н.М. Буринська, Хімія, 8 клас
Вислано читачами інтернет-сайту.

_{Онлайн бібліотека з підручниками і книгами, курс хімії для учнів 8 класу, реферати по хімії}

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.