Молярный объем при 20 градусах. Что такое молекулярная физика: формулы чисел и молярная масса газа

Однойиз основных единиц в Международнойсистеме единиц (СИ) является единицаколичества вещества – моль.

Моль– это такое количествовещества, которое содержит столькоструктурных единиц данного вещества(молекул, атомов, ионов и др.), сколькоатомов углерода содержится в 0,012 кг (12г) изотопа углерода 12 С.

Учитывая,что значение абсолютной атомной массыдля углерода равно m(C)= 1,99 · 10  26кг, можно рассчитать число атомовуглерода N А ,содержащееся в 0,012 кг углерода.

Мольлюбого вещества содержит одно и то жечисло частиц этого вещества (структурныхединиц). Число структурныхединиц, содержащихся в веществеколичеством один моль равно 6,02·10 23 и называется числомАвогадро (N А ).

Например,один моль меди содержит 6,02·10 23атомов меди (Cu), а одинмоль водорода (H 2)– 6,02·10 23 молекулводорода.

Молярноймассой (M)называется массавещества, взятого в количестве 1 моль.

Молярная массаобозначается буквой М и имеет размерность[г/моль]. В физике пользуются размерностью[кг/кмоль].

В общемслучае численное значение молярноймассы вещества численно совпадает созначением его относительной молекулярной(относительной атомной) массы.

Например,относительная молекулярная масса водыравна:

Мr(Н 2 О)= 2Аr (Н) + Аr(O) = 2∙1 + 16 = 18 а.е.м.

Молярнаямасса воды имеет ту же величину, новыражена в г/моль:

М (Н 2 О)=18 г/моль.

Такимобразом, моль воды, содержащий 6,02·10 23 молекул воды(соответственно 2·6,02·10 23 атомов водорода и6,02·10 23 атомовкислорода), имеет массу 18 граммов. Вводе, количеством вещества 1 моль,содержится 2 моль атомов водорода и одинмоль атомов кислорода.

1.3.4. Связь между массой вещества и его количеством

Знаямассу вещества и его химическую формулу,а значит и значение его молярной массы,можно определить количество веществаи, наоборот, зная количество вещества,можно определить его массу. Для подобныхрасчетов следует пользоваться формулами:

гдеν – количество вещества,[моль];m– масса вещества, [г] или [кг]; М – молярнаямасса вещества, [г/моль] или [кг/кмоль].

Например,для нахождения массы сульфата натрия(Na 2 SO 4)количеством 5 моль найдем:

1)значение относительной молекулярноймассы Na 2 SO 4 ,представляющую собой сумму округленныхзначений относительных атомных масс:

Мr(Na 2 SO 4)= 2Аr(Na) + Аr(S)+ 4Аr(O) = 142,

2)численно равное ей значение молярноймассы вещества:

М(Na 2 SO 4)=142 г/моль,

3) и,наконец, массу 5 моль сульфата натрия:

m = ν · M=5 моль · 142 г/моль = 710г.

Ответ:710.

1.3.5. Связь между объемом вещества и его количеством

Принормальных условиях (н.у.), т.е. придавлении р,равном 101325 Па (760 мм. рт. ст.), и температуреТ,равной273,15 К (0 С),один моль различных газов и паровзанимает один и тот же объем, равный22,4 л.

Объем,занимаемый 1 моль газа или пара при н.у.,называетсямолярнымобъемом газа и имеетразмерность литр на моль.

V мол =22,4 л/моль.

Знаяколичество газообразного вещества (ν)изначение молярногообъема (V мол)можно рассчитать егообъем (V) при нормальныхусловиях:

V = ν · V мол,

гдеν – количество вещества[моль];V– объем газообразного вещества [л]; V мол= 22,4 л/моль.

И,наоборот, зная объем (V)газообразного вещества при нормальныхусловиях, можно рассчитать его количество(ν):

Объем 1 моль вещества называют Молярным объемом Молярная масса 1 моль воды = 18 г/моль 18 г воды занимают объём 18 мл. Значит молярный объем воды равен 18 мл. 18 г воды занимают объем равный 18 мл, т.к. плотность воды равна 1 г/мл ВЫВОД: Молярный объем зависит от плотности вещества (для жидкостей и твердых веществ).

1 моль любого газа при нормальных условиях занимает один и тот же объем равный 22,4 л. Нормальные условия и их обозначения н.у. (0 0 С и 760 мм.рт.ст.; 1 атм.; 101,3 к Па). Объем газа количеством вещества 1 моль называют молярным объемом и обозначают – V m

Решение задач Задача 1 Дано: V(NH 3) н.у. = 33,6 м 3 Найти: m — ? Решение: 1. Рассчитываем молярную массу аммиака: М(NH 3) = = 17 кг/кмоль

ВЫВОДЫ 1. Объем 1 моль вещества называется молярным объемом V m 2. У жидких и твердых веществ молярный объем зависит от их плотности 3. V m = 22,4 л/моль 4. Нормальные условия (н.у.): и давление 760 мм.рт.ст., или 101,3 к Па 5. Молярный объем газообразных веществ выражается в л/моль, мл/ммоль,

Часть I

1. 1 моль любого газа при н. у. занимает одинаковый объём, равный 22,4 л. Этот объём называется молярный и обозначается Vm.

2. Количество вещества (n) — отношение объёма газа при н. у. к молярному объёму:n = V/Vm=> Vm измеряется в л/моль.

3. Следовательно, количество вещества

4. Дополните таблицу «Количественные характеристики веществ», делая необходимые вычисления.

Часть II

1. Установите соотношение между названием и размерностью величины.

2. Укажите формулы, которые являются производными от основной формулы n = V/Vm.2) V=n Vm3) Vm=V/n

3. Сколько молекул содержат 44,8 л (н. у.) углекислого газа? Решите задачу двумя способами.

4. Придумайте условие задачи, в которой нужно найти число молекул N, если известен объём V.Найти число частиц оксида азота(II), если его объём равен 67,2 л.Решите задачу любым способом.

5. Вычислите массу 78,4 л (н. у.) хлора.

6. Найдите объём 297 г фосгена (COCl2).

7. Вычислите массу 56 л аммиака, 10% -й водный раствор которого в медицине известен под названием «нашатырный спирт».

8. Придумайте задачу с использованием изученных понятий. С помощью компьютера создайте рисунок, иллюстрирующий данную задачу. Предложите способ её решения.Верно ли, что 22,4 л азота или 22,4 л водорода одинаковы по массе? Ответ подтвердите вычислениями.

Массу 1 моль вещества называют молярной. А как называют объём 1 моль вещества? Очевидно, что и его называют молярным объёмом.

Чему равен молярный объём воды? Когда мы отмеривали 1 моль воды, мы не взвешивали на весах 18 г воды — это неудобно. Мы пользовались мерной посудой: цилиндром или мензуркой, так как знали, что плотность воды равна 1 г/мл. Поэтому молярный объём воды равен 18 мл/моль. У жидкостей и твёрдых веществ молярный объём зависит от их плотности (рис. 52, а). Другое дело у газов (рис. 52, б).

Рис. 52. Молярные объёмы (н. у.):а — жидкостей и твёрдых веществ; б — газообразных веществ

Если взять 1 моль водорода Н 2 (2 г), 1 моль кислорода O 2 (32 г), 1 моль озона O 3 (48 г), 1 моль углекислого газа СO 2 (44 г) и даже 1 моль водяных паров Н 2 O (18 г) при одинаковых условиях, например нормальных (в химии принято называть нормальными условиями (н. у.) температуру 0 °С и давление 760 мм рт. ст., или 101,3 кПа), то окажется, что 1 моль любого из газов займёт один и тот же объём, равный 22,4 л, и содержит одинаковое число молекул — 6 × 10 23 .

А если взять 44,8 л газа, то какое количество вещества его будет взято? Конечно же 2 моль, так как заданный объём вдвое больше молярного. Следовательно:

где V — объём газа. Отсюда

Молярный объём — это физическая величина, равная отношению объёма вещества к количеству вещества.

Молярный объём газообразных веществ выражается в л/моль. Vm — 22,4 л/моль. Объём одного киломоля называют киломолярным и измеряют в м 3 /кмоль (Vm = 22,4 м 3 /кмоль). Соответственно миллимолярныи объём равен 22,4 мл/ммоль.

Задача 1. Найдите массу 33,6 м 3 аммиака NH 3 (н. у.).

Задача 2. Найдите массу и объём (н. у.), который имеют 18 × 10 20 молекул сероводорода H 2 S.

При решении задачи обратим внимание на число молекул 18 × 10 20 . Так как 10 20 в 1000 раз меньше 10 23 , очевидно, расчёты следует вести с использованием ммоль, мл/ммоль и мг/ммоль.

Ключевые слова и словосочетания

1. Молярный, миллимолярный и киломолярный объёмы газов.
2. Молярный объём газов (при нормальных условиях) равен 22,4 л/моль.
3. Нормальные условия.

Работа с компьютером

1. Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
2. Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока — сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.

Вопросы и задания

1. Найдите массу и число молекул при н. у. для: а) 11,2 л кислорода; б) 5,6 м 3 азота; в) 22,4 мл хлора.
2. Найдите объём, который при н. у. займут: а) 3 г водорода; б) 96 кг озона; в) 12 × 10 20 молекул азота.
3. Найдите плотности (массу 1 л) аргона, хлора, кислорода и озона при н. у. Сколько молекул каждого вещества будет содержаться в 1 л при тех же условиях?
4. Рассчитайте массу 5 л (н. у.): а) кислорода; б) озона; в) углекислого газа СO 2 .
5. Укажите, что тяжелее: а) 5 л сернистого газа (SO 2) или 5 л углекислого газа (СO 2); б) 2 л углекислого газа (СO 2) или 3 л угарного газа (СО).