So ermitteln Sie das Volumen eines Moleküls. Molmasse und Molvolumen einer Substanz

Bei chemischen Berechnungen wird neben Masse und Volumen häufig auch die Menge eines Stoffes proportional zur Anzahl der im Stoff enthaltenen Struktureinheiten verwendet. Dabei ist jeweils anzugeben, welche Struktureinheiten (Moleküle, Atome, Ionen etc.) gemeint sind. Die Mengeneinheit eines Stoffes ist das Mol.

Mol ist die Stoffmenge, die so viele Moleküle, Atome, Ionen, Elektronen oder andere Struktureinheiten enthält, wie 12 g des 12C-Kohlenstoffisotops Atome enthalten.

Die Anzahl der in 1 Mol einer Substanz enthaltenen Struktureinheiten (Avogadro-Konstante) wird mit großer Genauigkeit bestimmt; In praktischen Berechnungen wird ein Wert von 6,02 · 1024 mol -1 angenommen.

Es ist nicht schwer zu zeigen, dass die Masse von 1 Mol eines Stoffes (Molmasse), ausgedrückt in Gramm, numerisch gleich der relativen Molekülmasse dieses Stoffes ist.

Somit beträgt das relative Molekulargewicht (oder kurz Molekulargewicht) von freiem Chlor C1g 70,90. Daher beträgt die Molmasse von molekularem Chlor 70,90 g/mol. Allerdings ist die Molmasse der Chloratome halb so groß (45,45 g/mol), da 1 Mol Cl-Chlormoleküle 2 Mol Chloratome enthält.

Nach dem Gesetz von Avogadro enthalten gleiche Volumina aller Gase, die bei gleicher Temperatur und gleichem Druck aufgenommen werden, die gleiche Anzahl an Molekülen. Mit anderen Worten: Die gleiche Anzahl an Molekülen eines beliebigen Gases nimmt unter den gleichen Bedingungen das gleiche Volumen ein. Gleichzeitig enthält 1 Mol eines beliebigen Gases die gleiche Anzahl an Molekülen. Folglich nimmt unter denselben Bedingungen 1 Mol eines beliebigen Gases dasselbe Volumen ein. Dieses Volumen wird als Molvolumen des Gases bezeichnet und beträgt unter normalen Bedingungen (0 °C, Druck 101,425 kPa) 22,4 Liter.

Beispielsweise bedeutet die Aussage „Der Kohlendioxidgehalt der Luft beträgt 0,04 % (Vol.)“, dass bei einem CO 2 -Partialdruck, der dem Luftdruck entspricht, und bei gleicher Temperatur das in der Luft enthaltene Kohlendioxid aufgenommen wird 0,04 % des Gesamtvolumens sind von Luft eingenommen.

Testaufgabe

1. Vergleichen Sie die Anzahl der Moleküle, die in 1 g NH 4 und in 1 g N 2 enthalten sind. In welchem ​​Fall und um wie viel Mal ist die Anzahl der Moleküle größer?

2. Geben Sie die Masse eines Schwefeldioxidmoleküls in Gramm an.

4. Wie viele Moleküle sind unter Normalbedingungen in 5,00 ml Chlor enthalten?

4. Welches Volumen wird unter normalen Bedingungen von 27 · 10 21 Gasmolekülen eingenommen?

5. Drücken Sie die Masse eines NO 2 -Moleküls in Gramm aus -

6. Wie groß ist das Verhältnis der von 1 Mol O2 und 1 Mol Oz eingenommenen Volumina (die Bedingungen sind die gleichen)?

7. Unter gleichen Bedingungen werden gleiche Massen an Sauerstoff, Wasserstoff und Methan entnommen. Finden Sie das Verhältnis der entnommenen Gasvolumina.

8. Auf die Frage, wie viel Volumen 1 Mol Wasser unter normalen Bedingungen einnimmt, lautete die Antwort: 22,4 Liter. Ist das die richtige Antwort?

9. Geben Sie die Masse eines HCl-Moleküls in Gramm an.

Wie viele Kohlendioxidmoleküle gibt es in 1 Liter Luft, wenn der Volumengehalt an CO 2 0,04 % beträgt (Normalbedingungen)?

10. Wie viele Mol sind unter normalen Bedingungen in 1 m 4 eines Gases enthalten?

11. Geben Sie die Masse eines Moleküls H 2 O- in Gramm an.

12. Wie viele Mol Sauerstoff enthält 1 Liter Luft, wenn das Volumen

14. Wie viele Mol Stickstoff enthält 1 Liter Luft, wenn sein Volumengehalt 78 % beträgt (Normalbedingungen)?

14. Unter gleichen Bedingungen werden gleiche Massen an Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff entnommen. Finden Sie das Verhältnis der entnommenen Gasvolumina.

15. Vergleichen Sie die Anzahl der Moleküle, die in 1 g NO 2 und in 1 g N 2 enthalten sind. In welchem ​​Fall und um wie viel Mal ist die Anzahl der Moleküle größer?

16. Wie viele Moleküle sind unter normalen Bedingungen in 2,00 ml Wasserstoff enthalten?

17. Geben Sie die Masse eines Moleküls H 2 O in Gramm an.

18. Welches Volumen nehmen unter normalen Bedingungen 17 · 10 21 Gasmoleküle ein?

GESCHWINDIGKEIT CHEMISCHER REAKTIONEN

Bei der Definition des Konzepts chemische Reaktionsgeschwindigkeit Es ist zwischen homogenen und heterogenen Reaktionen zu unterscheiden. Findet eine Reaktion in einem homogenen System statt, beispielsweise in einer Lösung oder in einem Gasgemisch, dann findet sie im gesamten Volumen des Systems statt. Geschwindigkeit der homogenen Reaktion ist die Menge eines Stoffes, die pro Zeiteinheit pro Volumeneinheit des Systems reagiert oder durch eine Reaktion gebildet wird. Da das Verhältnis der Molzahl einer Substanz zum Volumen, in dem sie verteilt ist, die molare Konzentration der Substanz darstellt, kann die Geschwindigkeit einer homogenen Reaktion auch definiert werden als Konzentrationsänderung pro Zeiteinheit einer der Substanzen: des Ausgangsreagenzes oder des Reaktionsprodukts. Um sicherzustellen, dass das Berechnungsergebnis immer positiv ist, unabhängig davon, ob es sich um ein Reagenz oder ein Produkt handelt, wird in der Formel das „±“-Zeichen verwendet:

Abhängig von der Art der Reaktion kann die Zeit nicht nur in Sekunden angegeben werden, wie es das SI-System erfordert, sondern auch in Minuten oder Stunden. Während der Reaktion ist die Größe ihrer Geschwindigkeit nicht konstant, sondern ändert sich kontinuierlich: Sie nimmt ab, wenn die Konzentrationen der Ausgangsstoffe abnehmen. Die obige Berechnung ergibt den Durchschnittswert der Reaktionsgeschwindigkeit über ein bestimmtes Zeitintervall Δτ = τ 2 – τ 1. Die wahre (augenblickliche) Geschwindigkeit ist definiert als die Grenze, zu der das Verhältnis Δ tendiert MIT/ Δτ bei Δτ → 0, d. h. die wahre Geschwindigkeit ist gleich der Ableitung der Konzentration nach der Zeit.

Bei einer Reaktion, deren Gleichung stöchiometrische Koeffizienten enthält, die von Eins abweichen, sind die für verschiedene Substanzen ausgedrückten Geschwindigkeitswerte nicht gleich. Beispielsweise beträgt für die Reaktion A + 4B = D + 2E der Verbrauch von Stoff A ein Mol, der von Stoff B drei Mol und der Vorrat an Stoff E zwei Mol. Deshalb υ (A) = ⅓ υ (B) = υ (D) =½ υ (E) oder υ (E) . = ⅔ υ (IN) .

Findet eine Reaktion zwischen Stoffen statt, die sich in verschiedenen Phasen eines heterogenen Systems befinden, dann kann sie nur an der Grenzfläche zwischen diesen Phasen stattfinden. Beispielsweise findet die Wechselwirkung zwischen einer Säurelösung und einem Metallstück nur an der Oberfläche des Metalls statt. Geschwindigkeit der heterogenen Reaktion ist die Menge eines Stoffes, die pro Zeiteinheit pro Grenzflächenoberfläche reagiert oder durch eine Reaktion gebildet wird:

.

Die Abhängigkeit der Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion von der Konzentration der Reaktanten wird durch das Massenwirkungsgesetz ausgedrückt: Bei konstanter Temperatur ist die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion direkt proportional zum Produkt der molaren Konzentrationen der reagierenden Substanzen, erhöht auf Potenzen gleich den Koeffizienten in den Formeln dieser Substanzen in der Reaktionsgleichung. Dann zur Reaktion

2A + B → Produkte

Das Verhältnis ist gültig υ ~ · MIT A 2 · MIT B, und zum Übergang zur Gleichheit wird ein Proportionalitätskoeffizient eingeführt k, angerufen Reaktionsgeschwindigkeitskonstante:

υ = k· MIT A 2 · MIT B = k·[A] 2 ·[B]

(Molkonzentrationen in Formeln können durch den Buchstaben bezeichnet werden MIT mit dem entsprechenden Index und der Formel des Stoffes in eckigen Klammern). Die physikalische Bedeutung der Reist die Reaktionsgeschwindigkeit bei Konzentrationen aller Reaktanten von 1 mol/l. Die Dimension der Rehängt von der Anzahl der Faktoren auf der rechten Seite der Gleichung ab und kann c –1 betragen; s –1 ·(l/mol); s –1 · (l 2 /mol 2) usw., d. h. in jedem Fall wird die Reaktionsgeschwindigkeit in Berechnungen in mol · l –1 · s –1 ausgedrückt.

Bei heterogenen Reaktionen berücksichtigt die Gleichung des Massenwirkungsgesetzes nur die Konzentrationen derjenigen Stoffe, die sich in der Gasphase oder in Lösung befinden. Die Konzentration eines Stoffes in der festen Phase ist ein konstanter Wert und geht in die Geschwindigkeitskonstante ein, beispielsweise für den Verbrennungsprozess von Kohle C + O 2 = CO 2 lautet das Massenwirkungsgesetz:

υ = k I·const··= k·,

Wo k= k I const.

In Systemen, in denen ein oder mehrere Stoffe Gase sind, hängt die Reaktionsgeschwindigkeit auch vom Druck ab. Wenn beispielsweise Wasserstoff mit Joddampf H 2 + I 2 = 2HI interagiert, wird die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion durch den Ausdruck bestimmt:

υ = k··.

Wenn Sie den Druck beispielsweise um das Vierfache erhöhen, verringert sich das vom System eingenommene Volumen um den gleichen Betrag und folglich erhöhen sich die Konzentrationen der einzelnen reagierenden Stoffe um den gleichen Betrag. Die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht sich in diesem Fall um das Neunfache

Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Temperatur beschrieben durch van't Hoffs Regel: Mit jedem Temperaturanstieg um 10 Grad erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit um das 2- bis 4-fache. Das bedeutet, dass die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion exponentiell zunimmt, wenn die Temperatur arithmetisch ansteigt. Die Basis in der Fortschrittsformel ist Temperaturkoeffizient der Reaktionsgeschwindigkeitγ gibt an, wie oft die Geschwindigkeit einer bestimmten Reaktion (oder, was dasselbe ist, die Geschwindigkeitskonstante) bei einem Temperaturanstieg um 10 Grad zunimmt. Mathematisch wird die Van't-Hoff-Regel durch die Formeln ausgedrückt:

oder

wobei und die jeweiligen Reaktionsgeschwindigkeiten am Anfang sind T 1 und endgültig T 2 Temperaturen. Van't Hoffs Regel kann auch durch die folgenden Beziehungen ausgedrückt werden:

; ; ; ,

wobei und jeweils die Geschwindigkeit und die Geschwindigkeitskonstante der Reaktion bei der Temperatur sind T; und – die gleichen Werte bei der Temperatur T +10N; N– Anzahl der „Zehn-Grad“-Intervalle ( N =(T 2 –T 1)/10), um die sich die Temperatur geändert hat (kann eine ganze oder gebrochene Zahl, positiv oder negativ sein).

Testaufgabe

1. Ermitteln Sie den Wert der Geschwindigkeitskonstante für die Reaktion A + B -> AB, wenn bei Konzentrationen der Stoffe A und B von 0,05 bzw. 0,01 mol/l die Reaktionsgeschwindigkeit 5 · 10 -5 mol/(l beträgt -Mindest).

2. Wie oft ändert sich die Reaktionsgeschwindigkeit 2A + B -> A2B, wenn die Konzentration von Substanz A um das Zweifache erhöht und die Konzentration von Substanz B um das Zweifache verringert wird?

4. Wie oft sollte die Konzentration der Substanz B 2 im System 2A 2 (g) + B 2 (g) = 2A 2 B (g) erhöht werden, damit die Konzentration der Substanz A um das Vierfache abnimmt , ändert sich die Geschwindigkeit der direkten Reaktion nicht?

4. Einige Zeit nach Beginn der Reaktion 3A+B->2C+D betrugen die Stoffkonzentrationen: [A] =0,04 mol/l; [B] = 0,01 mol/l; [C] =0,008 mol/l. Wie hoch sind die Anfangskonzentrationen der Stoffe A und B?

5. Im System CO + C1 2 = COC1 2 wurde die Konzentration von 0,04 auf 0,12 mol/l und die Chlorkonzentration von 0,02 auf 0,06 mol/l erhöht. Wie oft hat sich die Geschwindigkeit der Vorwärtsreaktion erhöht?

6. Die Reaktion zwischen den Stoffen A und B wird durch die Gleichung ausgedrückt: A + 2B → C. Die Anfangskonzentrationen betragen: [A] 0 = 0,04 mol/l, [B] o = 0,05 mol/l. Die Rebeträgt 0,4. Ermitteln Sie die anfängliche Reaktionsgeschwindigkeit und die Reaktionsgeschwindigkeit nach einiger Zeit, wenn die Konzentration der Substanz A um 0,01 mol/l abnimmt.

7. Wie ändert sich die Geschwindigkeit der Reaktion 2CO + O2 = 2CO2, die in einem geschlossenen Gefäß abläuft, wenn der Druck verdoppelt wird?

8. Berechnen Sie, wie oft sich die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht, wenn die Temperatur des Systems von 20 °C auf 100 °C erhöht wird, indem Sie den Wert des Temperaturkoeffizienten der Reaktionsgeschwindigkeit gleich 4 nehmen.

9. Wie ändert sich die Reaktionsgeschwindigkeit 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.), wenn der Druck im System um das Vierfache erhöht wird;

10. Wie ändert sich die Reaktionsgeschwindigkeit 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.), wenn das Volumen des Systems um das Vierfache reduziert wird?

11. Wie ändert sich die Geschwindigkeit der Reaktion 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.), wenn die NO-Konzentration um das Vierfache erhöht wird?

12. Wie groß ist der Temperaturkoeffizient der Reaktionsgeschwindigkeit, wenn bei einem Temperaturanstieg um 40 Grad die Reaktionsgeschwindigkeit steigt?

um das 15,6-fache erhöht?

14. . Ermitteln Sie den Wert der Geschwindigkeitskonstante für die Reaktion A + B -> AB, wenn bei Konzentrationen der Stoffe A und B von 0,07 bzw. 0,09 mol/l die Reaktionsgeschwindigkeit 2,7 · 10 -5 mol/(l-min) beträgt ).

14. Die Reaktion zwischen den Stoffen A und B wird durch die Gleichung ausgedrückt: A + 2B → C. Die Anfangskonzentrationen betragen: [A] 0 = 0,01 mol/l, [B] o = 0,04 mol/l. Die Rebeträgt 0,5. Ermitteln Sie die anfängliche Reaktionsgeschwindigkeit und die Reaktionsgeschwindigkeit nach einiger Zeit, wenn die Konzentration der Substanz A um 0,01 mol/l abnimmt.

15. Wie ändert sich die Reaktionsgeschwindigkeit 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02(r.), wenn der Druck im System verdoppelt wird;

16. Im System CO + C1 2 = COC1 2 wurde die Konzentration von 0,05 auf 0,1 mol/l und die Chlorkonzentration von 0,04 auf 0,06 mol/l erhöht. Wie oft hat sich die Geschwindigkeit der Vorwärtsreaktion erhöht?

17. Berechnen Sie, wie oft sich die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht, wenn die Temperatur des Systems von 20 °C auf 80 °C erhöht wird, indem Sie den Wert des Temperaturkoeffizienten der Reaktionsgeschwindigkeit gleich 2 annehmen.

18. Berechnen Sie, wie oft sich die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht, wenn die Temperatur des Systems von 40 °C auf 90 °C erhöht wird, indem Sie den Wert des Temperaturkoeffizienten der Reaktionsgeschwindigkeit gleich 4 annehmen.

CHEMISCHE BINDUNG. BILDUNG UND STRUKTUR VON MOLEKÜLEN

1.Welche Arten chemischer Bindungen kennen Sie? Geben Sie ein Beispiel für die Bildung einer Ionenbindung mithilfe der Valenzbindungsmethode.

2. Welche chemische Bindung wird als kovalent bezeichnet? Was ist charakteristisch für den kovalenten Bindungstyp?

4. Welche Eigenschaften zeichnen eine kovalente Bindung aus? Zeigen Sie dies anhand konkreter Beispiele.

4. Welche Art von chemischer Bindung gibt es in H2-Molekülen? Cl 2 HC1?

5.Was ist die Natur der Bindungen in Molekülen? NCI 4 CS 2, CO 2? Geben Sie für jeden von ihnen die Verschiebungsrichtung des gemeinsamen Elektronenpaares an.

6. Welche chemische Bindung wird als ionisch bezeichnet? Was ist charakteristisch für den ionischen Bindungstyp?

7. Welche Art von Bindung gibt es in den NaCl-, N 2-, Cl 2-Molekülen?

8. Zeichnen Sie alle möglichen Arten der Überlappung des s-Orbitals mit dem p-Orbital;. Geben Sie in diesem Fall die Kommunikationsrichtung an.

9. Erklären Sie den Donor-Akzeptor-Mechanismus kovalenter Bindungen am Beispiel der Bildung des Phosphoniumions [PH 4 ]+.

10. Ist die Bindung in CO-Molekülen, C0 2, polar oder unpolar? Erklären. Beschreiben Sie die Wasserstoffbrückenbindung.

11. Warum sind manche Moleküle mit polaren Bindungen im Allgemeinen unpolar?

12.Kovalenter oder ionischer Bindungstyp ist typisch für folgende Verbindungen: Nal, S0 2, KF? Warum ist eine Ionenbindung ein Extremfall einer kovalenten Bindung?

14. Was ist eine Metallbindung? Wie unterscheidet es sich von einer kovalenten Bindung? Welche Eigenschaften von Metallen bestimmt es?

14. Welcher Art sind die Bindungen zwischen Atomen in Molekülen? KHF 2, H 2 0, HNO ?

15. Wie lässt sich die hohe Bindungsstärke zwischen Atomen im Stickstoffmolekül N2 und die deutlich geringere Bindungsstärke im Phosphormolekül P4 erklären?

16 . Welche Art von Bindung wird als Wasserstoffbindung bezeichnet? Warum sind H2S- und HC1-Moleküle im Gegensatz zu H2O und HF nicht durch die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen gekennzeichnet?

17. Welche Bindung heißt ionisch? Besitzt eine Ionenbindung die Eigenschaften Sättigung und Direktionalität? Warum handelt es sich um einen Extremfall einer kovalenten Bindung?

18. Welche Art von Bindung gibt es in den Molekülen NaCl, N 2, Cl 2?

Um die Zusammensetzung gasförmiger Stoffe herauszufinden, müssen Sie mit Konzepten wie Molvolumen, Molmasse und Dichte des Stoffes arbeiten können. In diesem Artikel schauen wir uns an, was ein Molvolumen ist und wie man es berechnet.

Stoffmenge

Quantitative Berechnungen werden durchgeführt, um einen bestimmten Prozess tatsächlich durchzuführen oder um die Zusammensetzung und Struktur eines bestimmten Stoffes herauszufinden. Diese Berechnungen sind mit absoluten Werten der Masse von Atomen oder Molekülen unpraktisch durchzuführen, da diese sehr klein sind. Auch relative Atommassen können in den meisten Fällen nicht verwendet werden, da sie keinen Bezug zu allgemein anerkannten Massen- oder Volumenmaßen eines Stoffes haben. Daher wurde der Begriff der Menge eines Stoffes eingeführt, der mit dem griechischen Buchstaben v (nu) oder n bezeichnet wird. Die Menge eines Stoffes ist proportional zur Anzahl der in dem Stoff enthaltenen Struktureinheiten (Moleküle, Atomteilchen).

Die Mengeneinheit eines Stoffes ist das Mol.

Ein Mol ist eine Stoffmenge, die genauso viele Struktureinheiten enthält wie Atome in 12 g eines Kohlenstoffisotops enthalten sind.

Die Masse eines Atoms beträgt 12 a. e.m., daher ist die Anzahl der Atome in 12 g Kohlenstoffisotop gleich:

Na= 12g/12*1,66057*10 hoch-24g=6,0221*10 hoch 23

Die physikalische Größe Na wird Avogadro-Konstante genannt. Ein Mol einer beliebigen Substanz enthält 6,02 * 10 hoch 23 Teilchen.

Reis. 1. Avogadros Gesetz.

Molares Gasvolumen

Das Molvolumen eines Gases ist das Verhältnis des Volumens eines Stoffes zur Menge dieses Stoffes. Dieser Wert wird berechnet, indem man die Molmasse eines Stoffes durch seine Dichte dividiert und dabei die folgende Formel verwendet:

Dabei ist Vm das Molvolumen, M die Molmasse und p die Dichte der Substanz.

Reis. 2. Molvolumenformel.

Im internationalen C-System wird das Molvolumen gasförmiger Stoffe in Kubikmetern pro Mol (m 3 /mol) gemessen.

Das molare Volumen gasförmiger Stoffe unterscheidet sich von Stoffen in flüssigem und festem Zustand dadurch, dass ein gasförmiges Element mit einer Menge von 1 Mol immer das gleiche Volumen einnimmt (sofern die gleichen Parameter erfüllt sind).

Das Gasvolumen hängt von Temperatur und Druck ab, daher sollten Sie bei der Berechnung das Gasvolumen unter normalen Bedingungen berücksichtigen. Als normale Bedingungen gelten eine Temperatur von 0 Grad und ein Druck von 101,325 kPa. Das Molvolumen von 1 Mol Gas ist unter normalen Bedingungen immer gleich und beträgt 22,41 dm 3 /mol. Dieses Volumen wird als Molvolumen eines idealen Gases bezeichnet. Das heißt, in 1 Mol eines beliebigen Gases (Sauerstoff, Wasserstoff, Luft) beträgt das Volumen 22,41 dm 3 /m.

Reis. 3. Molares Gasvolumen unter normalen Bedingungen.

Tabelle „Molvolumen von Gasen“

Die folgende Tabelle zeigt das Volumen einiger Gase:

P1V1=P2V2, oder, was dasselbe ist, PV=const (Boyle-Mariotte-Gesetz). Bei konstantem Druck bleibt das Verhältnis von Volumen zu Temperatur konstant: V/T=const (Gay-Lussac-Gesetz). Wenn wir das Volumen festlegen, gilt P/T=const (Charlessches Gesetz). Die Kombination dieser drei Gesetze ergibt ein universelles Gesetz, das besagt, dass PV/T=const. Diese Gleichung wurde 1834 vom französischen Physiker B. Clapeyron aufgestellt.

Der Wert der Konstante wird nur durch die Stoffmenge bestimmt Gas. DI. Mendeleev leitete 1874 eine Gleichung für ein Mol ab. Es ist also der Wert der universellen Konstante: R=8,314 J/(mol∙K). Also PV=RT. Bei beliebiger Menge GasνPV=νRT. Die Menge eines Stoffes selbst kann von der Masse zur Molmasse ermittelt werden: ν=m/M.

Die Molmasse ist numerisch gleich der relativen Molekülmasse. Letzteres kann dem Periodensystem entnommen werden; es wird in der Regel in der Zelle des Elements angegeben. Das Molekulargewicht ist gleich der Summe der Molekulargewichte seiner Bestandteile. Bei Atomen unterschiedlicher Wertigkeit ist ein Index erforderlich. An bei mer, M(N2O)=14∙2+16=28+16=44 g/mol.

Normale Bedingungen für Gase bei Es wird allgemein angenommen, dass P0 = 1 atm = 101,325 kPa, Temperatur T0 = 273,15 K = 0°C. Jetzt können Sie das Volumen eines Mols ermitteln Gas bei normal Bedingungen: Vm=RT/P0=8,314∙273,15/101,325=22,413 l/mol. Dieser Tabellenwert ist das Molvolumen.

Unter normalen Bedingungen Bedingungen Menge im Verhältnis zum Volumen Gas zum Molvolumen: ν=V/Vm. Für willkürlich Bedingungen Sie müssen die Mendeleev-Clapeyron-Gleichung direkt verwenden: ν=PV/RT.

So finden Sie die Lautstärke Gas bei normal Bedingungen, benötigen Sie die Stoffmenge (Anzahl der Mol) davon Gas Mit dem Molvolumen multiplizieren, das 22,4 l/mol entspricht. Mit der umgekehrten Operation können Sie die Menge einer Substanz aus einem bestimmten Volumen ermitteln.

Um das Volumen eines Mols einer Substanz im festen oder flüssigen Zustand zu ermitteln, ermitteln Sie ihre Molmasse und teilen Sie sie durch ihre Dichte. Ein Mol eines beliebigen Gases hat unter normalen Bedingungen ein Volumen von 22,4 Litern. Wenn sich die Bedingungen ändern, berechnen Sie das Volumen eines Mols mithilfe der Clapeyron-Mendeleev-Gleichung.

Du wirst brauchen

• Periodensystem von Mendelejew, Stoffdichtetabelle, Manometer und Thermometer.

Anweisungen

Bestimmung des Volumens eines Mols oder Feststoffs
Bestimmen Sie die chemische Formel des Feststoffs oder der Flüssigkeit, die Sie untersuchen. Ermitteln Sie dann mithilfe des Periodensystems die Atommassen der Elemente, die in der Formel enthalten sind. Wenn ein Atom mehr als einmal in der Formel enthalten ist, multiplizieren Sie seine Atommasse mit dieser Zahl. Addieren Sie die Atommassen und erhalten Sie die Molekülmasse dessen, woraus der Feststoff oder die Flüssigkeit besteht. Sie entspricht numerisch der Molmasse, gemessen in Gramm pro Mol.

Ermitteln Sie anhand der Stoffdichtetabelle diesen Wert für das Material des untersuchten Körpers oder der untersuchten Flüssigkeit. Anschließend dividieren Sie die Molmasse durch die Dichte der Substanz, gemessen in g/cm³ V=M/ρ. Das Ergebnis ist das Volumen eines Mols in cm³. Bleibt die Substanz unbekannt, ist es unmöglich, das Volumen eines Mols davon zu bestimmen.

Das Molvolumen eines Gases ist gleich dem Verhältnis des Volumens des Gases zur Stoffmenge dieses Gases, d.h.

Vm = V(X) / n(X),

wobei V m das Molvolumen des Gases ist – ein konstanter Wert für jedes Gas unter bestimmten Bedingungen;

V(X) – Gasvolumen X;

n(X) – Menge der gasförmigen Substanz X.

Das Molvolumen von Gasen beträgt unter Normalbedingungen (Normaldruck p n = 101.325 Pa ≈ 101,3 kPa und Temperatur T n = 273,15 K ≈ 273 K) V m = 22,4 l/mol.

Ideale Gasgesetze

Bei Berechnungen mit Gasen ist es oft notwendig, von diesen Bedingungen auf normale Bedingungen umzustellen oder umgekehrt. In diesem Fall ist es zweckmäßig, die Formel zu verwenden, die sich aus dem kombinierten Gasgesetz von Boyle-Mariotte und Gay-Lussac ergibt:

pV / T = p n V n / T n

Wobei p der Druck ist; V – Volumen; T – Temperatur auf der Kelvin-Skala; Der Index „n“ gibt normale Bedingungen an.

Volumenanteil

Die Zusammensetzung von Gasgemischen wird häufig mithilfe des Volumenanteils ausgedrückt – dem Verhältnis des Volumens einer bestimmten Komponente zum Gesamtvolumen des Systems, d. h.

φ(X) = V(X) / V

wobei φ(X) der Volumenanteil der Komponente X ist;

V(X) – Volumen der Komponente X;

V ist das Volumen des Systems.

Der Volumenanteil ist eine dimensionslose Größe; er wird in Bruchteilen einer Einheit oder als Prozentsatz ausgedrückt.

Beispiel 1. Welches Volumen nimmt Ammoniak mit einem Gewicht von 51 g bei einer Temperatur von 20 °C und einem Druck von 250 kPa ein?

Beispiel 2. Bestimmen Sie das Volumen, das ein Gasgemisch aus Wasserstoff mit einem Gewicht von 1,4 g und Stickstoff mit einem Gewicht von 5,6 g unter normalen Bedingungen einnimmt.

Gesetz der volumetrischen Beziehungen

Wie löst man ein Problem mit dem „Gesetz der volumetrischen Beziehungen“?

Gesetz der Volumenverhältnisse: Die Volumina der an einer Reaktion beteiligten Gase stehen in einem Verhältnis zueinander als kleine ganze Zahlen, die den Koeffizienten in der Reaktionsgleichung entsprechen.

Die Koeffizienten in den Reaktionsgleichungen geben die Volumenzahlen der reagierenden und gebildeten gasförmigen Stoffe an.

Beispiel. Berechnen Sie das Luftvolumen, das zum Verbrennen von 112 Litern Acetylen erforderlich ist.

1. Wir stellen die Reaktionsgleichung auf:

2. Basierend auf dem Gesetz der volumetrischen Beziehungen berechnen wir das Sauerstoffvolumen:

112 / 2 = X / 5, woraus X = 112 5 / 2 = 280l

3. Bestimmen Sie das Luftvolumen:

V(Luft) = V(O 2) / φ(O 2)

V(Luft) = 280 / 0,2 = 1400 l.

Lektion 1.

Thema: Stoffmenge. Mol

Chemie ist die Wissenschaft von den Stoffen. Wie misst man Stoffe? In welchen Einheiten? In den Molekülen, aus denen Stoffe bestehen, ist dies jedoch sehr schwierig. In Gramm, Kilogramm oder Milligramm, aber so wird die Masse gemessen. Was ist möglich, wenn wir die auf einer Skala gemessene Masse und die Anzahl der Moleküle einer Substanz kombinieren?

a) H-Wasserstoff

A n = 1a.u.m.

1a.u.m = 1,66*10 -24 g

Nehmen wir 1 g Wasserstoff und zählen wir die Anzahl der Wasserstoffatome in dieser Masse (lassen Sie die Schüler dies mit einem Taschenrechner tun).

N n = 1 g / (1,66*10 -24) g = 6,02*10 23

b) O-Sauerstoff

A o = 16 a.u.m = 16 * 1,67 * 10 -24 g

N o = 16 g / (16 * 1,66 * 10 -24) g = 6,02 * 10 23

c) C-Kohlenstoff

A c = 12a.u.m = 12*1,67*10 -24 g

Nc = 12g / (12* 1,66*10 -24) g = 6,02*10 23

Lassen Sie uns schlussfolgern: Wenn wir eine Masse eines Stoffes nehmen, deren Größe der Atommasse entspricht, jedoch in Gramm, dann gibt es (für jeden Stoff) immer 6,02 * 10 23 Atome dieses Stoffes.

H 2 O – Wasser

18 g / (18 * 1,66 * 10 -24) g = 6,02 * 10 23 Wassermoleküle usw.

N a = 6,02*10 23 – Avogadros Zahl oder Konstante.

Ein Mol ist die Menge eines Stoffes, die 6,02 * 10 23 Moleküle, Atome oder Ionen enthält, also Struktureinheiten.

Es gibt Mole von Molekülen, Mole von Atomen, Mole von Ionen.

n ist die Anzahl der Mol (die Anzahl der Mol wird oft angegeben),
N ist die Anzahl der Atome oder Moleküle,
N a = Avogadro-Konstante.

Kmol = 10 3 mol, mmol = 10 -3 mol.

Zeigen Sie ein Porträt von Amedeo Avogadro in einer Multimedia-Installation und sprechen Sie kurz über ihn oder weisen Sie den Schüler an, einen kurzen Bericht über das Leben des Wissenschaftlers zu verfassen.

Lektion 2.

Thema: „Molmasse eines Stoffes“

Wie groß ist die Masse von 1 Mol eines Stoffes? (Studenten können die Schlussfolgerung oft selbst ziehen.)

Die Masse eines Mols einer Substanz entspricht ihrer Molekülmasse, wird jedoch in Gramm ausgedrückt. Die Masse eines Mols eines Stoffes wird Molmasse genannt und mit M bezeichnet.

Formeln:

M - Molmasse,
n - Anzahl der Mol,
m ist die Masse der Substanz.

Die Masse eines Mols wird in g/mol gemessen, die Masse eines kmols wird in kg/kmol gemessen, die Masse eines mmols wird in mg/mol gemessen.

Füllen Sie die Tabelle aus (Tabellen werden verteilt).

Lektion 3.

Thema: Molares Volumen von Gasen

Lassen Sie uns das Problem lösen. Bestimmen Sie das Wasservolumen, dessen Masse unter normalen Bedingungen 180 g beträgt.

Gegeben:

Diese. Das Volumen flüssiger und fester Körper berechnen wir über die Dichte.

Bei der Berechnung des Gasvolumens ist es jedoch nicht erforderlich, die Dichte zu kennen. Warum?

Der italienische Wissenschaftler Avogadro stellte fest, dass gleiche Volumina verschiedener Gase unter gleichen Bedingungen (Druck, Temperatur) die gleiche Anzahl an Molekülen enthalten – diese Aussage wird Avogadros Gesetz genannt.

Diese. wenn unter gleichen Bedingungen V(H 2) =V(O 2), dann n(H 2) =n(O 2) und umgekehrt, wenn unter gleichen Bedingungen n(H 2) =n(O 2), dann sind die Volumina dieser Gase gleich. Und ein Mol eines Stoffes enthält immer die gleiche Anzahl an Molekülen 6,02 * 10 23.

Wir fassen zusammen - Unter den gleichen Bedingungen sollten Gasmole das gleiche Volumen einnehmen.

Unter normalen Bedingungen (t=0, P=101,3 kPa oder 760 mm Hg) nehmen Mol aller Gase das gleiche Volumen ein. Dieses Volumen wird Molar genannt.

V m = 22,4 l/mol

1 kmol nimmt ein Volumen von -22,4 m 3 /kmol ein, 1 mmol nimmt ein Volumen von -22,4 ml/mmol ein.

Beispiel 1.(Auf der Tafel zu lösen):

Gegeben:	Lösung:
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