Закон Авогадро

Пусть температура постоянна (), давление не изменяется (), объем постоянный : - число частиц (молекул) любого идеального газа величина неизменная. Это утверждение называется законом Авогадро.

Закон Авогадро звучит следующим образом:

В равных объемах газов (V) при одинаковых условиях (температуре Т и давлении Р) содержится одинаковое число молекул.

Закон Авогадро был открыт в 1811 г Амедео Авогадро. Предпосылкой для это­го стало правило кратных отношений: при одинаковых ус­ловиях объемы газов, вступа­ющих в реакцию, находятся в простых соотношениях, как 1:1, 1:2, 1:3 и т. д.

Французский ученый Ж.Л. Гей-Люссак установил закон объемных отношений:

Объемы вступающих в реакцию газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) относятся друг к другу как простые целые числа.

Например, 1 л хлора соединяется с 1 л водорода, образуя 2 л хлороводорода; 2 л оксида серы (IV) соединяются с 1 л кислорода, образуя 1 л оксида серы (VI).

Реальные газы, как правило, являются смесью чистых газов — кислорода, водоро­да, азота, гелия и т. п. Например, воздух состоит из 77 % азота, 21 % кислорода, 1 % водорода, остальные — инертные и прочие газы. Каждый из них создает давление на стенки сосуда, в котором находится.

Парциальное давление Давление, которое в смеси газов создает каждый газ в отдельности, как будто он один занимает весь объем, называется парциальным давлением (от лат. partialis — частичный)

Нормальные условия: p = 760 мм рт. ст. или 101 325 Па, t = 0 °С или 273 К.

Следствия из закона Авогадро

Следствие 1 из закона Авогадро Один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем. В частности при нормальных условиях объем одного моля идеального газа равен 22,4 л. Этот объем называют молярным объемом

где — молярный объем газа (размерность л/моль); — объем вещества системы; — количество вещества системы. Пример записи: газа (н.у.) = 22,4 л/моль.

Следствие 2 из закона Авогадро Отношение масс одинаковых объемов двух газов есть величина постоянная для данных газов. Эта величина называется относительной плотностью

где и - молярные массы двух газообразных веществ.

Величина определяется экспериментально как отношение масс одинаковых объемов исследуемого газа и эталонного газа с известной молекулярной массой (М2). По величинам и можно найти молярную массу исследуемого газа:

Таким образом, при нормальных условиях (н.у.) молярный объем любого газа л/моль.

Относительную плотность чаще всего вычисляют по отношению к воздуху или водороду, используя, что молярные массы водорода и воздуха известны и равны, соответственно:

Очень часто при решении задач используется то, что при нормальных условиях (н.у.) (давлении в одну атмосферу или, что тоже самое ) молярный объем любого идеального газа:

Концентрацию молекул идеального газа при нормальных условиях:

называют числом Лошмидта.

Пример 1
Задача

Определите, какой объем займут 0,5 моля при нормальных условиях. Какой объем займут 140 гр хлора при н.у.?

Решение

Из закона Авогадро следует, что один моль любого газа при н.у. занимает , воспользуемся этим.

Так как единицы данных приведены в СИ, проведем вычисления:

Для решения второй части задачи используем формулу для количества вещества:

Молярную массу хлора найдем с помощью таблицы Менделеева:

Используем формулу (1.1), подставим (1.2), получим:

Проведем расчет, если m=140 гр = 140:

Ответ

Объем 0,5 молей хлора займут объем 11,2 л. Объем 140 гр хлора 44,8 л.

Уровень8 класс ПредметХимия СложностьПростая
Пример 2
Задача

13, 8 грамма вещества сгорают полностью. В результате горения получается 26,4 гр и 16,2 гр Относительная плотность паров искомого газа по водороду равна 23. Какова молекулярная формула вещества?

Решение

Найдем молярную массу искомого вещества по формуле, если известно, что =2:

Найдем массу углерода, составив пропорцию:

CO2 C
1 моль 1 моль
26,4 г х
44 г 12 г

==7,2 (гр.)

аналогично найдем массу водорода:

И для кислорода:

согласно закону сохранения массы.

Найдем количество молей веществ:

Из закона отношений:

Разделим числа из последнего соотношения на 0,3, получим:

2:6:1

Следовательно, простейшая формула: .

Полученная молярная масса в формуле (2.1), также , следовательно, простейшая и истинная формулы искомого вещества совпадают.

Ответ

Формула сгоревшего вещества

Уровень8 класс ПредметХимия СложностьПростая
Пример 3
Задача

Какой объем занимает 0,2 моль N2 при н.у.?

Данные

н.у.

Vm = 22, 4 л/моль

ν (N2) = 0,2 моль

Решение

Решение:

ν (N2) = V(N2 ) / Vm , следовательно

V (N2 ) = ν (N2) · Vm =

= 0,2 моль · 22,4 л / моль = 4,48 л

Ответ

V (N2 ) = 4,48 л

Уровень8 класс ПредметХимия СложностьПростая
Пример 4
Задача

Какой объем займут 56 г. газа СО при н.у.?

Данные

н.у.

Vm = 22, 4 л/моль

m (CO) = 56 г

Решение

ν (CO) = V(CO) / Vm , следовательно

V (CO ) = ν (CO) · Vm

Неизвестное количество вещества найдём по формуле:

ν = m/M

M(CO) = Ar(C) + Ar(O) = 12 + 16 = 28 г/моль

ν (СО) = m/M = 56 г / 28 г/моль = 2 моль

V (CO ) = ν (CO) · Vm = 2 моль · 22,4 л/моль = 44,8 л

Ответ

V (CO ) = 44,8 л

Уровень8 класс ПредметХимия СложностьПростая
Поделитесь с другими:

Если материал понравился Вам и оказался для Вас полезным, поделитесь им со своими друзьями!

Читать по теме
Интересные статьи