Цели урока:
1) учебная: ознакомить учащихся с законом объемных отношений газов Гей-Люссака; научить решать расчетные задачи, применяя изученный закон;
2) воспитательная: воспитывать бережное отношение учащихся к окружающей человека воздушной среде; также воспитывать уверенность в своих силах, умение самостоятельно работать с учебным материалом;
3) развивающая: углубить представления учащихся о веществах в газообразном агрегатном состоянии; совершенствовать умение решать расчетные задачи, если в реакции принимают участие или образуются газообразные вещества.
Расчетная задача 2. Вычисление объемных отношений газов.
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.
Формы работы: беседа по вопросам, рассказ учителя, работа учащихся в группах (парах), индивидуальная работа учащихся.
Ход урока.
І. Организация класса к уроку.
ІІ. Основная часть.
1. Взаимопроверка домашнего задания (с правого оборота доски):
Ответы упражнения 187 (с.134):
Ответы упражнения 199а* (с.145):
Одновременно с проверкой домашнего задания двое учащихся работают у доски по заданиям на карточках (приложение 2):
Учащийся 2. Составьте формулы веществ по их названиям:
а) 4 - метил - 2 - пентен;
б) 3 - метил - 1 - бутин.
2. Актуализация опорных знаний учащихся.
Беседа по вопросам:
1. В каких агрегатных состояниях могут находиться вещества?
Известно три агрегатных состояния, в которых могут находиться вещества: твердое, жидкое и газообразное.
2. Охарактеризуйте особенности газообразного состояния вещества.
Большие расстояния между молекулами или атомами вещества (около 1800-2000 размеров частицы), объем газообразных веществ не зависит от размера их молекул.
3. Назовите простые вещества-газы, укажите положение образующих их атомов в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.
Простые вещества-газы: (водород), Гидроген №1; (азот), Нитроген №7; (кислород), Оксиген №8; (фтор), Флуор №9; (хлор), Хлор №17.
Запишите из технологической карты урока (приложение 1) в тетради формулы газообразных веществ, изучаемых в школьном курсе химии:
Формулы газообразных веществ:
1) простые вещества -
3) оксиды неметаллов -
4) органические вещества -
3. Изучение нового материала.
В ходе химических реакций объем реагирующих веществ может изменяться.
Это происходит чаще всего тогда, когда в реакции принимают участие газообразные исходные вещества или образуются газообразные продукты реакции.
Объем любого газа при постоянных физических условиях (температуре и давлении) пропорционален массе этого газа.
Взвешивать газообразные вещества довольно проблематично, поэтому в практических расчетах массы газов удобнее заменить их объемами.
Анализируя результаты опытов с газообразными веществами, французский ученый Жозеф Луи Гей-Люссак в 1808 году сформулировал закон объемных отношений.
С.146, запишите в тетрадь из учебника (или технологической карты урока) формулировку закона объемных отношений:
4. Закрепление изученного материала. Решение расчетных задач (задачи 1 и 2 записаны на лицевой стороне правого разворота, остальные 3 задачи напечатаны на карточках и решаются на месте в группах).
1. У доски с пояснениями работает один учащийся, остальные работают на месте.
Задача 1. Какой объем водорода выделяется при разложении 7 литров метана?
Ответ: V() = 10,5 л
Три группы (пары) учащихся получают задание для выполнения на месте (приложение 3, раздать по одному на группу или пару), с отчетом у доски:
Напоминаю учащимся о том, что кислород для дыхания и сжигания топлива мы получаем из воздуха, а при этом выделяется углекислый газ, повышенное содержание которого в атмосфере приводит к «парниковому» эффекту.
2. У доски с пояснениями работает один учащийся, остальные работают на месте.
ІІІ. Заключение.
Подведение итогов занятия (рефлексия), домашнее задание.
Вопросы рефлексии: 1) На уроке я работал (как?)
2) Своей работой на уроке я (доволен, нет)
3) Урок для меня был (каким?)
4) На уроке я узнал (о чем?)
5) Материал урока был мне (понятен, непонятен)
6) Мое настроение после урока …
Мы изучили на сегодняшнем уроке закон объемных отношений Гей-Люссака и научились решать расчетные задачи, когда в реакции принимают участие газообразные исходные вещества или образуются газообразные продукты реакции.
Запишите домашнее задание (задание записано на обороте доски или в технологической карте урока):
§23(с.145-149), упр. 206, 207* (с.149)
Приложение 1
Технологическая карта урока.
Тема. Объемные отношения газов при химических реакциях.
1а. Проверка домашнего задания (с правого оборота доски)
Упражнение 187 (с.134),
Упражнение 199а* (с.145).
1б. Работа у доски с формулами (2 учащихся получают задания на карточках).
2. Запишите в тетрадь:
Формулы газообразных веществ:
1) простые вещества -
2) летучие водородные соединения -
3) оксиды неметаллов -
4) органические вещества -
3. Запишите в тетрадь:
с.146 Закон объемных отношений:
Объемы газов, вступающих в реакцию и образующихся в
результате реакции, соотносятся как небольшие целые числа.
Например: метан при высокой температуре разлагается на ацетилен и водород
4. Решение расчетных задач (задачи 1 и 2 на доске, остальные - в группах).
Задача 1. Какой объем водорода выделяется при разложении 7 литров метана C ?
Задача 2. Вычислите объемы кислорода и воздуха, необходимые для сжигания 8 литров этана.
Группа 1. Какой объем карбон (IY) оксида выделяется при полном сгорании 2,75 литров этилена.
Группа 2. Вычислите объемы кислорода и воздуха, необходимые для сжигания 4,5 литров бутена.
Группа 3. Какой объем кислорода необходим для полного сжигания 12 литров бутана.
5. Домашнее задание: §23(с.145-149), упр.206, 207*(с.149).
Приложение 2
Учащийся 1.
Назовите вещества по их формулам:
Учащийся 2.
Составьте формулы веществ по их названиям:
а) 4 - метил - 2 - пентен;
б) 3 - метил - 1 - бутин.
Приложение 3
Какой объем карбон (IY) оксида выделяется при полном сгорании 2,75 литров этилена.
Вычислите объемы кислорода и воздуха, необходимые для сжигания 4,5 литров бутена.
Какой объем кислорода необходим для полного сжигания 12 литров бутана.
Газообразное состояние вещества. Закон Авогадро. Молярный объём газа.
Вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном. Частицы, из которых состоят твердые вещества, достаточно прочно связаны между собой, поэтому твердые вещества имеют определенную форму. Частицами твердых тел могут быть атомы, молекулы, ионы, образующие кристаллические структуры. Эти частицы колеблются с небольшой амплитудой около узлов кристаллической решетки. В жидкостях частицы связаны друг с другом слабее и могут передвигаться на довольно большие расстояния. Поэтому жидкости обладают текучестью и приобретают форму сосуда, в котором они находятся.
Переход вещества из твердого состояния в жидкое происходит при нагревании, в результате которого амплитуда колебаний частиц постепенно возрастает. При некоторой температуре частицы вещества приобретают способность покидать узлы решетки, происходит плавление. При охлаждении, наоборот, частицы жидкости теряют способность перемещаться и фиксируются в определенном положении, образуя твердое вещество. При обычных условиях жидкости, как правило, имеют молекулярное строение. При высокой температуре структура жидкости может быть и другой (расплавы солей и металлов).
Взаимодействие между молекулами гораздо слабее, чем между ионами в ионных кристаллических структурах; атомами, связанными ковалентной связью в атомных структурах; ионами металлов, связанными электронным газом в металлических структурах.
Твердое и жидкое состояния вещества имеют общее название конденсированное состояние . Плотности веществ в конденсированном состоянии находятся в пределах примерно 0,5 – 22,5 г/см 3 . Вещества в газообразном состоянии имеют значительно меньшие плотности – порядка 10 –2 – 10 –3 г/см 3 . Переход в газообразное состояние осуществляется в результате нагревания веществ, находящихся в конденсированном состоянии (кипение жидкостей, возгонка твердых веществ). Газообразные при обычных условиях вещества состоят из молекул.
При переходе в газообразное состояние частицы вещества преодолевают силы межмолекулярного взаимодействия. Объем, который занимает газ, это, по существу, объем свободного пространства между хаотически движущимися молекулами газа. Величина этого пространства определяется температурой и давлением. При этом объемом, занимаемым самими молекулами, можно пренебречь. Отсюда следует закон Авогадро :
В равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул.
Из закона Авогадро вытекают два основных следствия .
Первое следствие
Один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем. Этот объем называется молярным объемом газа ( V m ) , который измеряется в м 3 /моль (чаще в дм 3 /моль). Молярный объем газа равен отношению объема газа к его количеству:
Понятно, что величина V m зависит от условий (температура, давление). Для решения задач необходимо запомнить величину V m при нормальных условиях (н.у.) – атмосферном давлении (101,3 кПа) и температуре таяния льда (0 0 С или 273,15 K ).
При нормальных условиях V m = 22,4 дм 3 /моль, или
в единицах СИ 0,0224 м 3 /моль.
Второе следствие
Плотности газов (либо массы их одинаковых объемов) относятся между собой как молярные массы газов.
Это видно из следующих соображений. Пусть имеются две порции различных газов одинакового объема (объемы измерены при одинаковых условиях). Найдем их массы:
Отношение их масс:
Если использовать плотности:
По закону Авогадро n 1 =n 2 , отсюда:
Отношение плотностей газов, равное отношению молярных масс, называется относительной плотностью одного газа по другому ( D ). D – величина безразмерная.
Зная D и молярную массу одного газа, легко найти молярную массу другого газа:
; M 1 = M 2 × D.
Примеры
М(х) = М(Н 2) × D = 2 × 8,5 = 17 г/моль
Газ с такой молярной массой – аммиак NH 3 .
Плотность некоторого газообразного углеводорода по воздуху равна двум. Определите молярную массу углеводорода.
Средняя молярная масса воздуха равна 29 г/моль.
М(х) = М(возд.) × D = 29 × 2 = 58 г/моль
Углеводород с такой молярной массой – С 4 Н 10 , бутан.
Следует отметить, что газы с молярной массой меньше 29 легче воздуха, больше 29 – тяжелее.
В расчетных задачах могут быть даны относительные плотности по азоту, кислороду и другим газам. В этом случае для нахождения молярной массы необходимо умножить относительную плотность на молярную массу соответственно азота (28 г/моль), кислорода (32 г/моль) и т. д.
Закон Авогадро широко применяется в химических расчетах. Поскольку для газов объемы пропорциональны количествам веществ, то коэффициенты в уравнении реакции, отражающие количества реагирующих веществ, пропорциональны объемам взаимодействующих газов. Очевидно, что объемы должны быть измерены при одинаковых условиях.
Пример
Какой объем кислорода потребуется для сжигания 2 дм 3 пропана? Объемы измерены при н. у.
С 3 Н 8 + 5О 2 3СО 2 + 4Н 2 О.
Из закона Авогадро следует, что равные объемы различных газов содержат одинаковое число молекул, и, соответственно, одинаковое число моль веществ. Пусть объем пропана равен 1 дм 3 . Тогда, из уравнения реакции, для сжигания 1 дм 3 пропана потребуется 5 дм 3 кислорода, а для 2 дм 3 (двух литров) – 10 дм 3 О 2 .
Цели урока: формировать знания учащихся о закон объемных соотношений для газообразных веществ на примере химических реакций органических веществ; формировать умение применять закон объемных соотношений для расчетов по химическим уравнениям.
Тип урока: формирование новых умений и навыков.
Формы работы: выполнение тренировочных упражнений (практика на примерах, управляемая и самостоятельная практика).
Оборудование: карточки-задания.
II. Проверка домашнего задания. Актуализация опорных знаний. Мотивация учебной деятельности
1. Фронтальная беседа
1) Сравните физические свойства алканов, алкенов и алкінів.
2) Назовите общие химические свойства углеводородов.
3) Какие реакции (присоединение, замещение) характерны для алканов? Почему?
4) Какие реакции (присоединение, замещение) характерны для алкенов? Почему?
5) Из приведенных на доске веществ выберите те, которые обесцвечивают бромную воду. Приведите пример уравнений реакций.
2. Проверка домашнего задания
III. Изучение нового материала
Фронтальная беседа по материалу 8 класса
Чему равен молярный объем любого газа при нормальных условиях?
Все газы одинаково сжимаются, имеют одинаковый термический коэффициент расширения. Объемы газов зависят не от размеров отдельных молекул, а от расстояния между молекулами. Расстояния между молекулами зависят от скорости их движения, энергии и, соответственно, температуры.
На основании этих законов и своих исследований итальянский ученый Амедео Авогадро сформулировал закон:
В равных объемах различных газов содержится одинаковое количество молекул.
При обычных условиях газообразные вещества имеют молекулярное строение. молекулы газов очень мелкие по сравнению с расстоянием между ними. Поэтому объем газа определяется не размером частиц (молекул), а расстоянием между ними, что для любого газа примерно одинакова.
А. Авогадро сделал вывод, что, если взять 1 моль, то есть 6,02 · 1923 молекул любых газов, то они будут занимать одинаковый объем. Но при этом измеряться этот объем при одинаковых условиях, то есть при одинаковых температуре и давлении.
Условия, при которых проводятся подобные расчеты, назвали нормальными условиями.
Нормальные условия (н. в.):
Т = 273 К или t = 0 °С;
Р = 101,3 кПа или Р = 1 атм. = 760 мм рт. ст.
Объем 1 моль вещества называют молярным объемом (Vm ). Для газов при нормальных условиях равен 22,4 л/моль.
Согласно закону Авогадро, 1 моль любого газа занимает одинаковый объем при нормальных условиях равен 22,4 л/моль.
Следовательно, объемы газообразных реагентов и продуктов реакции соотносятся как их коэффициенты в уравнении реакции. Эту закономерность используют для химических расчетов.
IV. Первичное применение полученных знаний
1. Практика на примерах
Задача 1. Вычислите объем хлора, который может присоединить 5 л этилена.
Ответ: 5 л хлора.
Задание 2. Вычислите, какой объем кислорода нужен для сжигания 1 м3 метана.
Ответ: 2 м3 кислорода.
Задание 3. Вычислите объем ацетилена, для полного гидрирования которого потратили 20 л водорода.
Ответ: 10 л ацетилена.
2. Управляемая практика
Задание 4. Вычислите объем кислорода, который необходим для сжигания 40 л смеси, содержащей 20 % метана, 40 % этана и 40 % етену.
Ответ: 104 л кислорода.
3. Самостоятельная практика
Задание 5. Вычислите объем водорода, который потребуется для полного гидрирования вещества Х.
(Ученики самостоятельно заполняют таблицу, после окончания работы сверяют ответы.)
Объем вещества Х, л |
Формула вещества Х |
Уравнение гидрирования |
Объем водорода, л |
|
Задание 6. Вычислите объем воздуха (содержание кислорода принять 20 % объемных), что израсходуется для полного сжигания смеси.
(Учащиеся самостоятельно на оценку решают одну-две задачи по заданию учителя.)
Объем смеси, л |
||||||||
Цели урока:
Просмотр содержимого документа
«Химия 9 класс Объемные отношения газов в химических реакциях. Вычисление объемных соотношений газов по химическим уравнениям.»
Урок химии по теме «Объёмные отношения газов в химических реакциях. Вычисление объёмных соотношений газов по химическим уравнениям»
Урок № 3 по методике критического мышления
Цели урока: формировать знания учащихся о законе объёмных отношений для газообразных веществ на примере химических реакций органических веществ; формировать умение применять закон объёмных соотношений для расчетов по химическим уравнениям. Совершенствовать умения учащихся решать расчетные задачи по уравнениям химических реакций. Развивать умение учащихся составлять химические задачи. Развивать критическое мышление. Формировать положительное отношение к изучению предмета, добросовестное отношение к выполняемому заданию.
Оборудование: карточки- задания.
Ход урока.
I .Разминка (Учащиеся привлекаются к высказыванию собственных мыслей)
А. Франс «Когда человек мыслит, он имеет сомнение, но он уверен, когда…»
Как бы вы закончили эту фразу?
Учащиеся работают в группах. Записывают предложенные варианты. Выбирают те, которые по их мнению подходят больше.
Вывод: «Когда человек мыслит, он имеет сомнение, но он уверен, когда действует».
Я надеюсь, что дело, которым мы будем заниматься на уроке, вас заинтересует и вы проявите свои способности и умения.
ІІ. Мотивация познавательной деятельности.
Объявление темы и задач урока.
Ш. Степень актуализации
По диаграмме Вена вспомнить химические свойства алкенов и алкинов.
Чему равен молярный объём любого газа при н.у.
Ответ: 22,4 л/ моль
Как формулируется закон Авогадро?
Ответ: В одинаковых объёмах разных газов при одинаковых условиях (t,p) содержится одинаковое число молекул.
Вывод: объёмы газообразных реагентов и продуктов реакции соотносятся как их коэффициенты в уравнениях реакции. Эта закономерность используется для химических расчетов.
Творческое задание: (Дает возможность убедиться в стойких знаниях учащихся по теме)
В трех пронумерованных пробирках, закрытых пробками, находятся: метан, этилен, ацетилен. Как распознать, где какой газ находится?
IV . Степень осознания (доведение до сознания учащихся материала, который опирается на проблемность, поиск истины).
Усиленная лекция («Карусель»: сначала даются основные понятия по решению задач; по окончании учащиеся объединяются в пары, решают подобные задачи; составляют подобные задачи, которые решает соседняя пара и т.д.)
Объём хлора (н.у.), который вступит в реакцию с 7 л пропена, равен:
а) 14 л; б) 10 л; в) 7 л; г) 22,4 л.
3. Вычислить объём воздуха, который понадобится для сжигания смеси,
которая состоит из 5 л этилена и 7 л ацетилена (н.у.).
Укажите, какой объём водорода необходим для полного гидрирования 7 л этилена в соответствии с уравнением реакции:
С 2 Н 4 + Н 2 = С 2 Н 6 а) 7 л; б) 6 л; в) 14 л; г) 3,5 л.
Работа в парах. Учащиеся, объединившись в пары, составляют подобные задачи, которые решает соседняя пара:
Объём водорода, необходимый для полного гидрирования 15 л бутина, равен: а) 15 л; б) 30 л; в) 7,5 л; г) 3.5 л.
Какой объём хлора присоединится к 5 л ацетилена в соответствии с уравнением реакции С 2 Н 2 + 2Cl 2 = С 2 Н 2 Cl 2:
а) 5 л; б) 10 л; в) 2,5 л; г) 22,4 л.
3. Вычислить объём воздуха, который необходимо потратить на сжигание
10 м 3 ацетилена (н.у.).
V . Рефлексия
Выполнение задания по карточке.
Вычислить объём водорода, который необходим для полного гидрирования вещества Х.
(Учащиеся самостоятельно заполняют таблицу, после окончания работы сверяют ответы).
| Объём вещества Х,л | Формула вещества Х | Уравнение гидрирования | водорода,л |
|
V І . Выводы по уроку
Формулируются задания на следующий урок.
V І I . Итоги урока
VIII . Домашнее задание
Проработать параграф 23, выполнить упражнения 206, 207 на стр. 149
В данном разделе использованы материалы методического пособия "Обучение решению задач по химии". Авторы - составители: учитель химии высшей категории, методист Учреждения образования «Гимназии №1 г. Гродно» Толкач Л.Я.; методист учебно-методического отдела Учреждения образования «Гродненский ОИПК и ПРР и СО» Коробова Н.П.
Вычисления с использованием молярного объема газов.
Вычисление относительной плотности газов.
Объемные отношения газов
Один моль любого газа при одинаковых условиях занимает один и тот же объем. Так, при нормальных условиях(н.у.), т.е. при температуре 0 °С и нормальном атмосферном давлении, равном 101,3 кПа, один моль любого газа занимает объем 22,4 дм 3 .
Отношение объема газа к соответствующему химическому количеству вещества есть величина, называемая молярным объемом газа (V m ):
V m = V / n дм 3 , откуда V = V m · n
Для того чтобы определить: легче или тяжелее газ относительно другого газа, достаточно сравнить их плотности:
r 1 / r 2 = M 1 ·V 1 /M 2 ·V 2 = M 1 /M 2 = D 2 .Из выше приведенного выражения видно: для того, чтобы сравнить плотности газов, достаточно сравнить их молярные массы.
Отношение молярной массы одного газа к молярной массе другого газа есть величина, называемая
относительной плотностью ( D 2 ) одного газа по другому газу.Зная относительную плотность одного газа по другому, можно определить его молярную массу:
M
1 = M 2 · D 2 .Воздух является смесью газов, поэтому его «молярная масса» представляет собой массу воздуха объемом 22,4 л. Эта величина численно равна:
М возд = 29 г/моль
Согласно закону Авогадро одинаковое число молекул разных газов при одних и тех же условиях занимает одинаковый объем.
Из этого вытекает второе следствие.
При неизменных температуре и давлении объемы вступающих в реакцию газов относятся друг к другу, а также к объемам образующихся газообразных продуктов как небольшие целые числа.
Эта закономерность была сформулирована Гей-Люссаком в виде закона объемных отношений газов. Таким образом, если в химической реакции участвуют или получаются газообразные вещества, то по уравнению реакции можно установить их объемные отношения.
Объемы реагирующих и получающихся газов пропорциональны химическим количествам этих веществ:
V 1 / V 2 = n 1 / n 2 т.е. V 1 и V 2
численно равны коэффициентам в уравнении реакции.Пример 1. Баллон вмещает 0,5 кг сжатого водорода. Какой объем займет такое количество водорода? Условия нормальные.
Решение:
1. Вычисляем химическое количество
водорода, содержащееся в баллоне:N
(Н 2 ) = 500/2 = 250 (моль), где М(Н 2 ) = 2 г/моль.2.Так как при нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объем 22,4
дм 3 , тоV = V m · n , V ( H 2 ) = 22,4 * 250 = 5600 (дм 3 )
Ответ: 5600 дм 3
Пример2. Каков состав (в %) алюминиево-медного сплава, если при обработке 1 г его избытком соляной кислоты выделилось 1,18 л водорода?
Решение:
1.Так как в реакцию с кислотой вступит только алюминий, то записываем уравнение:
2А1 + 6НС1 = 2А1С1 3 + 3 H 2
2моль 3 моль
2.Вычисляем химическое количество водорода:
n (Н 2 ) = 1.18/22.4= 0,05 (моль)
3.По уравнению реакции вычисляем массу алюминия, содержащегося в сплаве:
3 моль 2 моль алюминия
0,05 моль водорода выделится, если прореагирует x моль алюминия
х = 0.05·2/3 = 0,033 (моль),
m ( Al ) = 0,035·27 = 0,9 (г), где М(А l ) = 27 г/моль
5. Вычисляем массовую долю алюминия в сплаве:
w (А l ) = m ( Al ) / m (сплава) , w ( А1 ) = 0,9/1= 0,9 или 90%.
Тогда массовая доля меди в сплаве 10%
Ответ: 90% алюминия, 10% меди
Пример 3. Определить относительную плотность: а) кислорода по воздуху, б) углекислого газа по водороду.
Решение:
1. Находим относительную плотность кислорода по воздуху:
D возд (О 2 ) = M (О 2 )/ M (возд.) = 32/29= 1,1.
2.Определяем относительную плотность углекислого газа по водороду
D Н2 (СО 2 ) = M (СО 2 )/ M (Н 2 ) = 44/2 = 22.
Ответ: 1,1; 22
Пример 4. Определите объем смеси газов, состоящей из 0,5 моль кислорода, 0,5 моль водорода и 0,5 моль углекислого газа.
Решение:
1. Находим химическое количество смеси газов:
n (смеси) = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5(моль).
2. Вычисляем объем смеси газов:
V (смеси) = 22,4 · 1,5 = 33,6(дм 3 ).
Ответ: 33,6 дм 3 смеси
Пример 5. Рассчитайте объем углекислого газа, который получится при сжигании 11,2 м 3 метана СН 4 .
Решение:
1. Записываем уравнение химической реакции горения метана:
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O
1 моль 1 моль
1 м 3 1 м 3
2. Для вычисления объема углекислого газа составляем и решаем пропорцию:
при сжигании 1 м 3 СН 4 получится 1 м 3 СО 2
при сжигании 11,2 м 3 СН 4 получится х м 3 СО 2
х = 11,2·1/1= 11,2 (м 3 )
Ответ : 11,2 м 3 углекислого газа
Пример 6. Стальной баллон для хранения сжатых газов наполнили жидким кислородом массой 8 кг.
Какой объем займет кислород в газообразном состоянии (н.у.) ?
Решение:
1. Вычисляем химическое количество жидкого кислорода:
n ( O 2 ) = 8000/32 = 250 (моль).
2. Вычисляем объем газообразного кислорода:
V ( O 2 ) = 22, 4 · 250 = 5600 дм 3 .
Ответ: 5600 дм 3
Пример 7. Вычислите массу воздуха объемом 1 м 3 (н.у.), если в нем 78 объемных долей азота, 21 - кислорода, 1 - аргона (не считая других газов).
Решение:
1. Исходя из условия задачи, объемы газов в воздухе соответственно равны:
V ( N 2 ) = 1 · 0,78 = 0,78 м 3 ;
V (О 2 ) = 1 · 0,21 = 0,21 м 3 ,
V (А r ) = 1 · 0,01 = 0,01 м 3 .
2. Вычисляем химическое количество каждого газа:
n ( N 2 ) = 0,78/22,4·10 -3 = 34,8 (моль),
n (О 2 ) = 0,21/22,4·10 -3 = 9,4 (моль),
n (А r ) = 0,01/22,4·10 -3 = 0,45 (моль).
3. Вычисляем массы газов:
m (N 2 ) = 34,8 · 28 = 974(г),
m (О 2 ) = 9,4 · 32 = 30(г),
m (А r ) = 0,45 · 40 = 18(г).
4. Вычисляем массу воздуха:
m (воздуха) = 974 + 301 + 18 = 1293 (г) или 1,293 кг.
Ответ: 1,293 кг воздуха
Пример 8. При поджигании в эвдиометре смеси кислорода и водорода объемом 0,1 м 3 объем смеси уменьшился на 0,09 м 3 .
Какие объемы водорода и кислорода были в исходной смеси, если оставшийся газ горит (н.у.) ?
Решение:
1. Записываем уравнение реакции:
2Н 2 + О 2 = 2Н 2 О
2 моль 1моль 2моль
2. Определяем объемы газов, вступивших в реакцию.
Объем газовой смеси сократился за счет образования жидкой воды, поэтому объем газов, вступивших в реакцию, равен 0,09 м 3 .
Т.к. газы вступают в реакцию в отношении 2:1, то из 0,09 м 3 две части
приходятся на водород, а одна – на кислород. Следовательно, в реакцию
вступило 0,06 м 3 водорода и 0,03 м 3 кислорода.
3. Вычисляем объемы газов в исходной смеси.
Т.к. оставшийся газ горит, то это водород – 0,01 м 3 .
V (Н 2 ) = 0,01 + 0,06 = 0,07 (м 3 ) или 70 л,
V (О 2 ) = 0,1 – 0,07 = 0,03 (м 3 ) или 30 л.
Ответ: 70 л водорода, 30 л кислорода
Пример 9. Определите плотность по водороду газовой смеси, состоящей из 56л аргона и 28 л азота (н.у.) ?
Решение:
1. Исходя из определения относительной плотности газов,
D H 2 = M (смеси) / M (H 2 ).
2. Вычисляем химическое количество и массу смеси газов:
n (Ar ) = 5.6/22.4= 2,5 (моль);
n (N 2 ) = 28/22.4= 1,25 (моль);
n (смеси) = 2,5 + 1,25 = 3,75 (моль).
m (Ar ) = 2,5 · 40 = 100 (г),
m (N 2 ) = 1,25 · 28 = 35 (г),
m (смеси) = 100 + 35 = 135 (г), т. к.
М (А r ) = 40 г/моль, М (N 2 ) = 28 г/моль.
3. Вычисляем молярную массу смеси:
М(смеси) = m (смеси) / n (смеси) ;
М(смеси) = 135/3,75= 36 (г/моль)
4. Вычисляем относительную плотность смеси газов по водороду:
D H 2 = 36/2 = 18.
Ответ: 18
Пример 10. Можно ли полностью сжечь 3 г древесного угля в трехлитровой банке, наполненной кислородом (н.у.)?
Решение:
1. Записываем уравнение реакции горения угля:
С + О 2 = СО 2
1моль 1моль
2. Вычисляем химическое количество угля:
n (С) = 3/12 = 0,25 (моль), т. к. М (С) = 12 г/моль.
Химическое количество кислорода, необходимого для реакции, будет тоже равно 0,25 моль (исходя из уравнения реакции).
3. Вычисляем объем кислорода, необходимый для сжигания 3 г угля:
V (O 2 ) = 0,25 · 22,4 = 5,6 (л).
4. Поскольку газ занимает объем сосуда, в котором он находится, то имеется 3 л кислорода. Следовательно, этого количества не хватит для сжигания 3 г угля.
Ответ: не хватит
Пример 11. Во сколько раз увеличится объем жидкой воды в результате превращения ее в пар при н.у.?
