Вычисления объёма, количества вещества газа по его известному количеству вещества или объёму

Научиться вычислять объём газа по количеству вещества и количество вещества по объёму, используя молярный объём.

В химии часто работают с газами (кислород, водород, углекислый газ), и нужно знать, сколько вещества участвует в реакции, измеряя его объём. Это нужно и в промышленности, и в лабораториях, и даже в быту — например, чтобы рассчитать, сколько газа выделится при разложении вещества.

• Молярный объём газа — это объём, который занимает 1 моль любого газа при нормальных условиях (0 °C, 1 атм), и он равен 22,4 л/моль.
• Молярный объём одинаков для всех газов, потому что при одинаковых условиях расстояния между молекулами газа велики и одинаковы, а размеры самих молекул не влияют на объём.
• Количество вещества газа (n) связано с его объёмом (V) через молярный объём (Vm): n = V / Vm.
• Чтобы найти объём газа по количеству вещества, используют формулу V = n * Vm.
• Нормальные условия (н.у.) — это температура 0 °C (273 К) и давление 1 атмосфера (101,3 кПа).
• Если условия не нормальные, молярный объём меняется, но в 8 классе обычно рассматривают только нормальные условия.
• Расчёты с газами позволяют переходить от массы вещества к объёму и наоборот, используя молярную массу и молярный объём.

Молярный объём (Vm)

Объём, который занимает 1 моль любого газа при нормальных условиях; равен 22,4 л/моль.

Нормальные условия (н.у.)

Условия, при которых температура равна 0 °C, а давление — 1 атмосфера (101,3 кПа).

Количество вещества (n)

Физическая величина, показывающая число частиц (молекул, атомов) в порции вещества; измеряется в молях.

Моль

Количество вещества, содержащее столько же частиц, сколько атомов содержится в 12 г углерода-12 (примерно 6,02·10²³ частиц).

Объём газа (V)

Пространство, которое занимает газ; в химии измеряется в литрах (л) или кубических метрах (м³).

• Молярный объём любого газа при нормальных условиях равен 22,4 л/моль.
• Формула для расчёта объёма: V = n × Vm, где V — объём (л), n — количество вещества (моль), Vm — молярный объём (22,4 л/моль).
• Формула для расчёта количества вещества: n = V / Vm.
• 1 моль любого газа при н.у. занимает объём 22,4 л, независимо от химической природы газа.
• Для пересчёта массы газа в объём нужно сначала найти количество вещества по массе (n = m / M), а затем объём по формуле V = n × Vm.
• Число молекул в 1 моль газа равно числу Авогадро (6,02·10²³), поэтому можно связать объём с числом частиц.

1. Пример 1случай
   • Если у вас есть 2 моль кислорода (O₂), то при нормальных условиях он займёт объём 2 × 22,4 = 44,8 л — это примерно объём большого школьного рюкзака
2. Пример 2случай

   В баллоне объёмом 11,2 л при н.у. содержится 11,2 / 22,4 = 0,5 моль углекислого газа (CO₂)

   Пояснение

   • это количество, которое выделяется при сгорании примерно 12 г угля
3. Пример 3случай
   • При разложении воды электрическим током из 2 моль воды получается 1 моль кислорода (22,4 л) и 2 моль водорода (44,8 л) — вместе 67,2 л газов

• Если бы вы могли вдыхать 1 моль гелия (22,4 л), ваш голос стал бы писклявым, потому что гелий легче воздуха и меняет резонанс голосовых связок.
• В одном литре воздуха при нормальных условиях содержится примерно 0,045 моль газов — это около 2,7·10²² молекул.
• Молярный объём одинаков для всех газов, потому что молекулы газа находятся далеко друг от друга, и размер самой молекулы почти не влияет на общий объём.

• При работе с газами в лаборатории важно помнить, что многие газы (водород, метан) взрывоопасны в смеси с воздухом, поэтому нельзя поджигать их без проверки на чистоту.
• Некоторые газы (хлор, аммиак) ядовиты, поэтому опыты с ними проводят только в вытяжном шкафу.

• Количество вещества. Моль. Молярная масса
• Закон Авогадро
• Расчёты по химическим уравнениям
• Молярный объём газов