Уравнение Менделеева-Клапейрона.
Для вычисления молярных масс используют также у р а в н е н и е с о с- т о я н и я и д е а л ь н о г о г а з а – уравнение Менделеева-Клапейрона:
PV = m/M RT,
где Р – давление газа, Па; V – его объем, м3;
m – масса газа, г; М – молярная масса газа, г/моль;
R – универсальная газовая постоянная, Дж/(моль∙К);
Т – абсолютная температура, К.
Вычисления по уравнению Менделеева-Клапейрона:
Пример 1. Вычислить массу 2 л водорода, который находится при 17оС и давлении 95 кПа.
Решение. Из уравнения Менделеева-Клапейрона следует, что масса газа будет определяться по формуле
m = PVM/RT,
причем в системе СИ газовая постоянная равна 8,314 Дж/моль∙К, тогда давление нужно выразить в паскалях, а объем в метрах кубических:
Р = 95000 Па, V = 2∙10–3 м3, Т = 273 + 17 = 290 К, М(Н2) = 2 г/моль.
Подставляем эти значения
m = 95∙103 ∙2 ∙10∙–3∙2/8.314 ∙ 290 = 0.2958 (г).
Ответ: масса двух литров водорода равна 0,2958 г.
Пример 2. Масса 344 мл газа при 42оС и 772 мм рт.ст. равна 0,866 г. Вычислить молярную массу газа.
Решение. Используя уравнение Менделеева-Клапейрона, выведем формулу для расчета молярной массы
М = m RT/ PV.
Объем необходимо выразить в метрах кубических: V = 0,344∙10–3 м3, давление в паскалях, для этого сделать расчет:
760 мм рт.ст. – 101 300 Па
772 мм рт.ст. - ? Па,
отсюда Р = 772 ∙101 300 / 760 = 102 899 Па.
Подставляем найденные значения
М = 0,866 ∙ 8,314 ∙ 315/ 102 899 ∙0,344 ∙10–3 ≈ 64 г/моль
Ответ: молярная масса газа составляет 64 г/моль.
Проектное задание к модулю 2.
При разложении карбоната кальция выделилось 11,2 л углекислого газа при температуре 100оС и давлении 105 кПа. Определить, чему равна масса гидроксида калия, необходимая для связывания выделившегося газа в карбонат.
Тест рубежного контроля № 2.
Тест содержит 6 заданий , на выполнение которых отводится 10 минут. Выберите наиболее правильный, по Вашему мнению, вариант ответа и отметьте его в бланке ответов любым значком (правильных ответов может быть несколько!)
| 1.Взаимодействуют 2 г водорода и 14 г кислорода. О реагентах можно сказать, что: | ||
| а) Н2 в избытке | б) О2 в избытке | |
| в) Н2 в недостатке | г) Реагенты в эквивалентных количествах | |
| 2.Сумма коэффициентов в уравнении реакции Al(OH)3 + HCl à равна: (закончить, уравнять и выбрать правильное) | ||
| а) 4 | б) 6 | |
| в) 7 | г) 8 | |
| 3.Используя уравнение Менделеева-Клапейрона указать, изменение каких величин при постоянстве остальных может увеличить давление газа | ||
| а) увеличение объема | б) уменьшение массы | |
| в) увеличение температуры | г) уменьшение объема | |
| 4.Один грамм какого из газов занимает наибольший объем? (условия одинаковые) | ||
| а) CH4 | б) CO2 | |
| в) H2 | г) O2 | |
| 5. Какова молекулярная формула соединения азота с кислородом, если плотность этого газа по водороду равна 15? | ||
| а) NO | б) N2O | |
| в) NO2 | г) N2O3 | |
| 6. Смешали равные объемы водорода и хлора. Как изменится объем смеси после протекания реакции: | ||
| а) не изменится | б) увеличится в два раза | |
| в) уменьшится в два раза | г) увеличится в четыре раза | |
Список литературы
1. Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия. - М.: Высш. шк., 2009.
2. Угай, Я.А. Общая и неорганическая химия. М.: Высш. шк., 2007.
3. Неорганическая химия: в 3 т., под ред. Ю.Д. Третьякова. - М.: Академия, 2008.Том 1, Том 2, Том 3.
4. Лупейко, Т.Г. Введение в общую химию. - Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2010.
5.Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии // М.: Интеграл-Пресс, 2004.
Дополнит.литература
Глинка Н.Л. Общая химия. //М.: Интеграл-Пресс, 2007
Вопросы для самоконтроля:
1. Каковы основные положения атомно-молекулярного учения?
2. Что такое молекула, атом, химический элемент?
3. Что такое относительная атомная масса, атомная единица массы (а.е.м.), относительная молекулярная масса?
4. Как формулируется закон постоянства состава? Что такое химическая формула?
5. Что такое количество вещества? Что является мерой количества вещества? Что такое число Авогадро? Что называется молярной массой? Чему равна молярная масса?
6. Сформулируйте закон сохранения массы веществ. Что такое химическое уравнение? Что показывает химическое уравнение?
7. Закон Авогадро. Первое следствие из закона Авогадро. Что такое «нормальные условия»? Что называется молярным объемом? Чему равен молярный объем при н.у.?
8. Второе следствие из закона Авогадро. Чему равна относительная плотность газа по водороду? Чему равна относительная плотность газа по воздуху?
9. Объединенный газовый закон. Универсальная газовая постоянная.
10. Уравнение Менделеева-Клапейрона.
Задачи для самостоятельного решения.
1. Чему равны (в граммах) массы: 1 моль атомов железа; 0,1 моль атомов серебра?
2. Сколько молекул содержится в 1,45 г йода?
3. Какова масса (в граммах) одного миллиона молекул углекислого газа?
4. Определить массу сульфида железа (+2), при взаимодействии которого с соляной кислотой образовалась 400 мл газа при температуре 0оС и давлении 760 мм рт. ст.
5. Вычислить мольную массу газа, если масса 600 мл его при н. у. равна 1,714 г.
6. Вычислить массу одного кубометра воздуха при 17оС и давлении 83, 2 кПа.
7. Какую массу железа можно получить из 2-х кг железной руды, содержащей 94% (масс.) оксида железа (+3)?
8. Относительная плотность неизвестного газа по водороду равна 8. Какова молярная масса этого газа (г/моль)?
9. Объем аммиака при температуре 100°С и давлении 200 кПа составляет 62 л. Чему равны (в граммах) масса аммиака?
10. 10,8 г алюминия сплавили с 22,4 г серы. Чему равно количество вещества образовавшегося сульфида алюминия?
11. Объем образца аммиака при н. у. равен 5,6 л. Чему равны (в граммах) масса аммиака?
12. Кислород объемом 67,2 л (н.у.) полностью прореагировал с кальцием. Количество (моль) полученного оксида кальция составит:
13. Газовая смесь состоит из 2 л водорода при давлении 700 мм рт. ст. и 5 л метана при 840 мм рт. ст. Объем смеси равен сумме объемов взятых газов. Парциальные давления газов в смеси (мм рт. ст.) составят: