Моль. Закон Авогадро. Мольный объем газа

СРС 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ. ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

Моль. Закон Авогадро. Мольный объем газа

С 1961 г. в нашей стране введена Международная система единиц измерения (СИ). За единицу количества вещества принят моль.

Моль - количество вещества системы, содержащее столько молекул, атомов, ионов, электронов или других структурных единиц, сколько их содержится в 0,012 кг изотопа углерода 12С. Число структурных единиц, содержащихся в 1 моле вещества NА (число Авогадро), определено с большой точностью; в практических расчетах его принимают равным 6,02•10²³ молекул (моль^-1).

Нетрудно показать, что масса 1 моля вещества (мольная масса), выраженная в граммах, численно равна относительной молекулярной массе этого вещества, выражаемой в атомных единицах массы (а.е.м.). Например, относительная молекулярная масса кислорода (Мr) - 32 а.е.м., а мольная масса (М) - 32 г/моль.

Согласно закону Авогадро, в равных объемах любых газов, взятых при одной и той же температуре и одинаковом давлении, содержится одинаковое число молекул. Иными словами, одно и то же число молекул любого газа занимает при одинаковых условиях один и тот же объем. Вместе с тем, 1 моль любого газа содержит одинаковое число молекул. Следовательно, при одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает один и тот же объем. Этот объем называется молярным объемом газа (V₀) и при нормальных условиях (0 °С = 273 К, давлении 101,325 кПа = 760 мм рт. ст. = 1 атм) равен 22,4 л/моль. Объем, занимаемый газом при этих условиях, принято обозначать через V₀, а давление - через Р₀.

Согласно закону Бойля-Мариотта, при постоянной температуре давление, производимое данной массой газа, обратно пропорционально объему газа:

Р₀/Р₁ = V₁/V₀ или РV = const.

По закону Гей-Люссака при постоянном давлении объем газа изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре (Т):

V1/T1 = V0/T0 или V/T = const.

Зависимость между объемом газа, давлением и температурой можно выразить общим уравнением, объединяющим законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

PV/T = P0V0/T0, (1)

где Р и V - давление и объем газа при данной температуре Т; P0 и V0 - давление и объем газа при нормальных условиях (н.у.).

Приведенное уравнение позволяет находить любую из указанных величин, если известны остальные.

П р и м е р 1. При 25 °С и давлении 99,3 кПа (745 мм рт.ст) некоторый газ занимает объем 152 см³. Найдите, какой объем займет этот же газ при 0 °С и давлении 101,33 кПа?

Решение: Подставляя данные задачи в уравнение (1) получим:

V0 = PVT0/TP0 = 99,3•152•273/101,33•298 = 136,5 см³.

П р и м е р 2. Выразите в граммах массу одной молекулы СО2.

Решение: Молекулярная масса СО2 равна 44,0 а.е.м. Следовательно, молярная масса СО2 равна 44,0 г/моль. В 1 моле СО2 содержится 6,02•10²³ молекул. Отсюда находим массу одной молекулы:

m = 44,0/6,02•10²³ = 7,31•10^{-23 г.}

П р и м е р 3. Определите объем, который займет азот массой 5,25 г при 26 °С и давлении 98,9 кПа (742 мм рт.ст.).

Решение: Определяем количество N2, содержащееся в 5,25 г:

n= 5,25/28 = 0,1875 моль, V0 = 0,1875•22,4 = 4,20 л.

Затем приводим полученный объем к указанным в задаче условиям:

V = P0V0 T/PT0 = 101,3•4,20•299/98,9•273 = 4,71 л.

Поиск по сайту: