Закон Авогадро и следствие из него

Газовые законы химии

Объединенный газовый закон - объединение трех независимых частных газовых законов: Гей-Люссака, Шарля, Бойля-Мариотта, уравнение, которое можно записать так: P₁V₁ / T₁ = P₂V₂ / T₂

И, наоборот, из объединенного газового закона при P = const (P₁ = P₂) можно получить Уравнение Клайперона-Менделеева: Если записать объединенный газовый закон для любой массы любого газа, то получается уравнение Клайперона-Менделеева: pV= (m / M) RT

где m - масса газа, г;

M - молекулярная масса г/моль;

p – давление, Па;

V – объем, м³;

T - абсолютная температура, К;

R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(моль • К) или 0,082 л атм/(моль • К)).

Пример. Какой объем займет при температуре 17°C и давлении 250 кПа оксид углерода (II) массой 84 г?

Решение. Количество моль CO равно:n(CO) = m(CO) / M(CO) = 84 / 28 = 3 моль,

Объем CO при н.у. составляет 3 • 22,4 л = 67,2 л

Из объединенного газового закона Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

(P • V) / T = (P₀ • V0) / T₀

Следует: V(CO) = (P0 • T • V0) / (P • T0) = (101,3 • (273 + 17) • 67,2) / (250 • 273) = 28,93 л

Относительная плотность газов показывает, во сколько раз 1 моль одного газа тяжелее (или легче) 1 моля другого газа.

Средняя молекулярная масса смеси газов равна общей массе смеси, деленной на общее число молей:

Пример 1. Плотность некоторого газообразного вещества по водороду равна 17. Чему равна его плотность по воздуху (Мср.=29).

Решение. DH₂ = Mв-ва / MH₂ = Мв-ва / 2; Мв-ва= 2DH₂ = 34; Dвозд = Mв-ва / Mвозд. ср = 34 / 29 = 1,17

Пример2.Определите плотность по воздуху смеси азота, аргона и углекислого газа, если массовые доли компонентов составляли 15, 50 и 35% соответственно.

Решение. Dсмеси(по воздуху) = Mсмеси / Mвозд. = Мсмеси / 29

Mсмеси = (15 • 28 + 50 • 40 + 35 • 44) / 100 = (420 + 2000 + 1540) / 100 = 39,6

Dсмеси(по воздуху) = Mсмеси / 29 = 39,6 / 29 = 1,37

Среди веществ с различным агрегатным состоянием необходимо выделить газы, которые играют огромную роль не только в нашей жизни, но в различных технологических процессах. Необходимо помнить, что для количественной характеристики любого газа используют давление, температуру и занимаемый объем. Наиболее часто применяют так называемые нормальные условия (н.у.), которые соответствуют давлению Р=105 Па и температуре Т=273 К.

Согласно закону Авогадро: одинаковые объемы различных газов при одинаковых условиях (давлении и температуре) содержат одинаковое число молекул.

Большое практическое значение имеет следствие из закона Авогадро: при нормальных условиях (н.у.) один моль любого газа занимает объем, равный 22,4 л.

Объем 22,4 л называют молярным (мольным) объемом газа и обозначают соответственно V_M = 22,4 л/моль.

Пример: углекислый газ CO₂. Имеем М(CO₂) = 44 г/моль. Значит, один моль CO₂ имеет массу 44 г и занимает объем (при н.у.), равный 22,4 л, а также содержит в этом объеме 6,02·10²³ молекул газа.

Связь между массой m и объемом V конкретного газа при н.у. определяется формулой:

Если условия, в которых находится газ отличается от нормальных, то используют уравнение Менделеева-Клапейрона, которое связывает все основные параметры идеального газа:

RT

Дата добавления: 2015-06-29