Глава V. СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

§16. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ПО УРАВНЕНИЯМ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Вспомните! Уравнения химических реакций. Закон сохранения массы ве­щества. Составление и решение пропорции.

По уравнениям химических реакций можно решать множество количе­ственных задач. Мы остановимся на расчетных задачах по нахождению мас­сы (т) и числа молей (v) продуктов реакции по известной массе участвую­щих в реакции веществ.

Решение задач осуществляется по следующему алгоритму:

1. Внимательно прочитать и коротко записать условие задачи.
2. Составить уравнение соответствующей химической реакции.
3. В соответствии с коэффициентами вычислить количество (v), моляр­ную массу (М), массу (т) веществ и записать эти данные под формулами этих веществ в уравнении.
4. Данные по условию задачи и искомые величины (х) записать над фор­мулами этих веществ.
5. Составить пропорцию и найти неизвестную величину (х).
6. Записать ответ.

Задача 1. Сколько граммов хлорида натрия образуется при взаимодей­ствии 92 г натрия с хлором?

Задача 2. Сколько молей углекислого газа образуется при горении 36 г углерода?

§17. ЗАКОН АВОГАДРО. МОЛЯРНЫЙ ОБЪЕМ ГАЗОВ

Многие химические вещества существуют в газообразном состоянии, например H₂, N₂, O₂, Cl₂ и др. Встречаются также сложные газообразные вещества: метан CH4, углекислый газ CO2, сернистый газ SO₂, хлороводород HCl, сероводород H2S и др. Газообразные вещества подчиняются физическим законам, о которых вы знаете из курса физики. Состояние газообразных веществ характеризуется температурой, давлением и объемом.

Объем газов зависит от температуры и давления. При постоянном дав­лении и температуре расстояния между молекулами газообразных веществ примерно одинаковы.

Из курса физики вам известно понятие «плотность» (p).

В таблице 8 приведены некоторые величины, характеризующие извест­ные вам газы.

Таблица 8. Количественные характеристики некоторых газов

Рассчитаем объем 1 моля каждого газа (при н.у.):

Как видно из этих расчетов, объемы одного моля различных газов при нормальных условиях (н. у.), т. е. при температуре 0°С и давлении 1 атм (101,3 кПа), примерно одинаковы и составляют 22,4 л. При стандартных условиях (t = 25°С, р = 101,3 кПа) молярный объем составляет 24 л. Эта величина называется молярным объемом и обозначается V_m (рис. 20). Мо­лярным объемом газов (V_m) называют отношение объема газа (V) при н. у. к количеству вещества (v).

В 1 моль любых веществ, в том числе и газах, содержится одинаковое число молекул, которое называется числом Авогадро (N_A). N_A = 6,02 • 10²³ моль^-1.

В равных объемах газов, взятых при одинаковых условиях, содержится одинаковое число молекул. Этот закон был сформулирован итальянским ученым Авогадро в 1811 году.

Плотностью газа при н. у. называется отношение молярной массы газа на молярный объем.

Плотность газа при нормальных условиях:

1. Доказательство закона Авогадро.

Найдите число молекул и массы кислорода и углекислого газа объемом 50 л, взятых при нормальных условиях (н. у.).

3. Нахождение объема, числа молекул, количества вещества по известной массе газа и обратные задачи.

1. Определите объем, число молекул, количество вещества 8,8 г углекислого газа при н. у.

б) Рассчитайте массу, количество вещества и число молекул 67,2 л кислорода при н. у.

в) Рассчитать объем, массу, число молекул в 0,5 моль аммиака (н. у.).

г) Определите объем (н. у), массу и количество вещества сернистого газа числом молекул 2,408 • 10²⁴.

Нормальные и стандартные условия, молярный объем, число и закон Авогадро.

А

1. Каково значение молярного объема при н. у.?
2. В чем различие нормальных и стандартных условий?
3. Сформулируйте закон Авогадро.

В

1. Рассчитайте число молекул водорода, кислорода и углекислого газа объ­емом 1 л (н. у.).
2. Рассчитайте плотность следующих газов (н. у.): аммиака NH₃, хлора С1₂, метана СН₄, сернистого газа 80₂, водорода Н₂.
3. Рассчитайте молярную массу газа, если масса одного литра (н. у.) 1,339 г.
4. Рассчитайте объем водорода (н. у.), выделившегося при взаимодействии 2,34 г калия с водой.

Ответ: 0,672 л.

С

1. Найдите объем (н. у.), массу, число молекул 0,5 моль углекислого газа.

Ответ: 22 г, 3,01 • 10²³, 11,2 л

• Рассчитайте массу, количество вещества, число молекул 89,6 л хлора Сl₂ и кислорода при нормальных условиях.

Ответ: 2,408 • 10²⁴, 284 г Сl₂, 128 г О₂; 4 моль.

• Определите объем (н. у.), количество вещества и число молекул 128 г оксида серы (IV).

Ответ: 2 моль; 44,8 л; 1,204 • 10²⁴.

• Найдите объем (н. у.), массу и количество вещества 3,1 • 10²⁴ молекул метана СН₄.

Ответ: 112 л, 80 г, 5 моль.

• Рассчитайте массу 0,5 моль неизвестного газа, если 1 л этого газа при н. у. весит 1,964 г.

Ответ: 22 г.