ГлавнаяРешение задачМолярный объем газов

Решение задач по химии

Химические формулы
· Формула и валентность
· Формула и массовая доля
· Расчёты при помощи моля
· Молярный объем газов
· Расчёты по химическим уравнениям
· Электролитическая диссоциация


Онлайн тесты по ЕГЭ

Задачи на молярный объём газов


Теоретический материал смотри на странице "Молярный объём газа".

Основные формулы и понятния:

Закон Авогадро
При одинаковой температуре и давлении одинаковые объемы любых газов содержат одинаковое кол-во молекул
Если V1=V2; T1=T2; P1=P2, то N1=N2

Из закона Авогадро, например, следует, что при одинаковых условиях в 1 литре водорода и в 1 литре кислорода содержится одинаковое кол-во молекул, хотя их размеры сильно разнятся.

Первое следствие из закона Авогадро:

При одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает один и тот же объём
Если N1=N2; T1=T2; P1=P2, то V1=V2

Объём, который занимает 1 моль любого газа при нормальных условиях (н.у.), равен 22,4 литра и называется молярным объёмом газа (Vm).

Vm=V/ν (м3/моль)

Что называют нормальными условиями (н.у.):

Из первого следствия закона Авогадро вытекает, что, например, 1 моль водорода (2 г) и 1 моль кислорода (32 г) занимают один и тот же объем, равный 22,4 литра при н.у.

Зная Vm, можно найти объем любого кол-ва (ν) и любой массы (m) газа:

V=Vm·ν
V=Vm·(m/M)

Типовая задача 1: Какой объём при н.у. занимает 10 моль газа?

V=Vm·ν=22,4·10=224 (л/моль)

Типовая задача 2: Какой объём при н.у. занимает 16 г кислорода?

V(O2)=Vm·(m/M)
Mr(O2)=32; M(O2)=32 г/моль
V(O2)=22,4·(16/32)=11,2 л

Второе следствие из закона Авогадро:

Относительная плотность одного газа по другому газу равна отношению их молярных или относительных молекулярных масс
DY(X) = M(X)/M(Y) = Mr(X)/MrY

Зная пллотность газа (ρ=m/V) при н.у., можно вычислить молярную массу этого газа: M=22,4·ρ

Плотностью (D) одного газа по другому называют отношение массы определённого объёма первого газа к массе аналогичного объёма второго газа, взятого при одинаковых условиях.

Типовая задача 3: Определить относительную плотность углекислого газа по водороду и воздуху.

Dводород(CO2) = Mr(CO2)/Mr(H2) = 44/2 = 22
Dвоздух = 44/29 = 1,5
Закон объёмных отношений
при одинаковых условиях отношение объёмов газов (а также объёмы газообразных продуктов), которые вступают в реакцию, соотносятся, как небольшие целые числа, коэффициенты в уравнениях реакций показывают числа объёмов реагировавших и образовавшихся газов

Задача 1. Сколько молей и молекул содержится в 44 г углекислого газа.

Решение:

M(CO2)=12+16·2=44 г/моль
ν = m/M = 44/44 = 1 моль

N(CO2) = ν·NA = 1·6,02·1023 = 6,02·1023

Задача 2. Вычислить массу одной молекулы озона и атома аргона.

Решение:

M(O3) = 16·3 = 48 г
m(O3) = M(O3)/NA = 48/(6,02·1023) = 7,97·10-23г

M(Ar) = 40 г
m(Ar) = M(Ar)/NA = 40/(6,02·1023) = 6,65·10-23г

Задача 3. Какой объём при н.у. занимает 2 моля метана.

Решение:

ν = V/22,4
V(CH4) = ν·22,4 = 2·22,4 = 44,8 л

Задача 4. Определить плотность и относительную плотность оксида углерода (IV) по водороду, метану и воздуху.

Решение:

Mr(CO2)=12+16·2=44; M(CO2)=44 г/моль
Mr(CH4)=12+1·4=16; M(CH4)=16 г/моль
Mr(H2)=1·2=2; M(H2)=2 г/моль
Mr(воздуха)=29; М(воздуха)=29 г/моль

ρ=m/V
ρ(CO2)=44/22,4=1,96 г/моль

D(CH4)=M(CO2)/M(CH4)=44/16=2,75
D(H2)=M(CO2)/M(H2)=44/2=22
D(воздуха)=M(CO2)/M(воздуха)=44/24=1,52

Задача 5. Определить массу газовой смеси, в которую входят 2,8 кубометров метана и 1,12 кубометров оксида углерода.

Решение:

Mr(CO2)=12+16·2=44; M(CO2)=44 г/моль
Mr(CH4)=12+1·4=16; M(CH4)=16 г/моль

22,4 кубометра CH4 = 16 кг
2,8 кубометра CH4 = x

m(CH4)=x=2,8·16/22,4=2 кг

22,4 кубометра CO2 = 28 кг
1,12 кубометра CO2 = x

m(CO2)=x=1,12·28/22,4=1,4 кг

m(CH4)+m(CO2)=2+1,4=3,4 кг

Задача 6. Определить объёмы кислорода и воздуха требуемые для сжигания 112 кубометров двухвалентного оксида углерода при содержании в нем негорючих примесей в объёмных долях 0,50.

Решение:


Задача 7. Как изменится давление в сосуде, заполненном газами водорода и хлора после того, как они вступят в реакцию? Аналогично для водорода и кислорода?

Решение:


Задача 8. 12 литров газовой смеси из аммиака и четырехвалентного оксида углерода при н.у. имеют массу 18 г. Сколько в смеси каждого из газов?

Решение:

V(NH3)=x л
V(CO2)=y л

M(NH3)=14+1·3=17 г/моль
M(CO2)=12+16·2=44 г/моль

m(NH3)=x/(22,4·17) г
m(CO2)=y/(22,4·44) г

Система уравнений
объем смеси: x+y=12
масса смеси: 
x/(22,4·17)+y/(22,4·44)=18

После решения получим:
x=4,62 л
y=7,38 л

Задача 9. Какое кол-во воды получится в результате реакции 2 г водорода и 24 г кислорода.

Решение:

2H2+O2=2H2O

Из уравнения реакции видно, что кол-ва реагирующих веществ не соответствуют отношению стехиометрических коэффициентов в уравнении. В таких случаях вычисления проводят по веществу, которого меньше, т.е., это вещество закончится первым в ходе реакции. Чтобы определить какой из компонентов находится в недостатке, надо обратить внимание на коэффициенте в уравнении реакции.

Количества исходных компонентов
ν(H2)=4/2=2 (моль)
ν(O2)=48/32=1,5 (моль)

Однако, торопиться не надо. В нашем случае для реакции с 1,5 моль кислорода необходимо 3 моль водорода (1,5·2), а у нас его только 2 моль, т.е., не хватает 1 моль водорода, чтобы прореагировали все полтора моля кислорода. Поэтому, расчёт кол-ва воды будем вести по водороду:

ν(H2O)=ν(H2)=2 моль
m(H2O) = 2·18=36 г

Задача 10. При температуре 400 К и давлении 3 атмосферы газ занимает объём 1 литр. Какой объем будет занимать этот газ при н.у.?

Решение:

Из уравнения Клапейрона:

P·V/T = Pн·Vн/Tн

Vн = (PVTн)/(PнT)

Vн = (3·1·273)/(1·400) = 2,05 л
В начало страницы