Молярний об'єм кисню. Відносна молярна і молекулярна маси речовини. Молярний об'єм речовини. Хімічна зв'язок. освіту й структура молекул

Однією з основних одиниць в Міжнародній системі одиниць (СІ) є одиниця кількості речовини - моль.

моль – це така кількість речовини, яка містить стільки структурних одиниць даної речовини (молекул, атомів, іонів і ін.), скільки атомів вуглецю міститься в 0,012 кг (12 г) ізотопу вуглецю 12 З .

З огляду на, що значення абсолютної атомної маси для вуглецю одно m(C) \u003d 1,99 · 10  26 кг, можна розрахувати число атомів вуглецю N А , Що міститься в 0,012 кг вуглецю.

Моль будь-якої речовини містить одне і те ж число часток цієї речовини (структурних одиниць). Число структурних одиниць, що містяться в речовині кількістю один моль одно 6,02 · 10 23 і називається числом Авогадро (N А ).

Наприклад, один моль міді містить 6,02 × 10 23 атомів міді (Cu), а один моль водню (H 2) - 6,02 х 10 23 молекул водню.

молярної масою (M) називається маса речовини, взятого в кількості 1 моль.

Молярна маса позначається буквою М і має розмірність [г / моль]. У фізиці користуються розмірністю [кг / кмоль].

У загальному випадку чисельне значення молярної маси речовини чисельно збігається зі значенням його відносної молекулярної (відносною атомною) маси.

Наприклад, відносна молекулярна маса води дорівнює:

Мr (Н 2 О) \u003d 2Аr (Н) + Аr (O) \u003d 2 ∙ 1 + 16 \u003d 18 а.е.м.

Молярна маса води має ту ж величину, але виражена в г / моль:

М (Н 2 О) = 18 г / моль.

Таким чином, моль води, що містить 6,02 × 10 23 молекул води (відповідно 2 · 6,02 х 10 23 атомів водню і 6,02 × 10 23 атомів кисню), має масу 18 грамів. У воді, кількістю речовини 1 моль, міститься 2 моль атомів водню і один моль атомів кисню.

1.3.4. Зв'язок між масою речовини і його кількістю

Знаючи масу речовини і його хімічну формулу, а значить і значення його молярної маси, можна визначити кількість речовини і, навпаки, знаючи кількість речовини, можна визначити його масу. Для подібних розрахунків слід користуватися формулами:

де ν - кількість речовини, [моль]; m - маса речовини, [г] або [кг]; М - молярна маса речовини, [г / моль] або [кг / кмоль].

Наприклад, для знаходження маси сульфату натрію (Na 2 SO 4) кількістю 5 моль знайдемо:

1) значення відносної молекулярної маси Na 2 SO 4, що представляє собою суму округлених значень відносних атомних мас:

Мr (Na 2 SO 4) \u003d 2Аr (Na) + Аr (S) + 4Аr (O) \u003d 142,

2) чисельно рівне їй значення молярної маси речовини:

М (Na 2 SO 4) = 142 г / моль,

3) і, нарешті, масу 5 моль сульфату натрію:

m \u003d ν · M = 5 моль · 142 г / моль \u003d 710 м

Відповідь: 710.

1.3.5. Зв'язок між обсягом речовини і його кількістю

При нормальних умовах (н.у.), тобто при тиску р , Що дорівнює 101325 Па (760 мм. Рт. Ст.), І температурі Т, рівній 273,15 К (0 ° С), один моль різних газів і парів займає один і той же об'єм, що дорівнює 22,4 л.

Обсяг, займаний 1 моль газу або пари при н.у., називається молярним об'ємом газу і має розмірність літр на моль.

V мовляв \u003d 22,4 л / моль.

Знаючи кількість газоподібного речовини (ν ) і значення молярного об'єму (V мовляв) можна розрахувати його обсяг (V) при нормальних умовах:

V \u003d ν · V мовляв,

де ν - кількість речовини [моль]; V - об'єм газоподібної речовини [л]; V мовляв \u003d 22,4 л / моль.

І, навпаки, знаючи обсяг ( V) Газоподібної речовини при нормальних умовах, можна розрахувати його кількість (ν) :

Молярний об'єм газу дорівнює відношенню обсягу газу до кількості речовини цього газу, тобто

V m \u003d V (X) / n (X),

де V m - молярний об'єм газу - постійна величина для будь-якого газу за даних умов;

V (X) - обсяг газу Х;

n (X) - кількість речовини газу Х.

Молярний об'єм газів при нормальних умовах (нормальному тиску р н \u003d 101 325 Па ≈ 101,3 кПа і температурі Т н \u003d 273,15 К ≈ 273 К) становить V m \u003d 22,4 л / моль.

Закони ідеальних газів

У розрахунках, пов'язаних з газами, часто доводиться переходити від даних умов до нормальних або навпаки. При цьому зручно користуватися формулою, наступної з об'єднаного газового закону Бойля-Маріотта і Гей-Люссака:

pV / Т \u003d p н V н / Т н

Де p-тиск; V - об'єм; Т- температура вшкале Кельвіна; індекс «н» вказує на нормальні умови.

об'ємна частка

Склад газових сумішей часто висловлюють за допомогою об'ємної частки - відношення обсягу даного компонента до загального обсягу системи, тобто

φ (Х) \u003d V (X) / V

де φ (Х) - об'ємна частка компонента Х;

V (X) - обсяг компонента Х;

V - об'єм системи.

Об'ємна частка - безрозмірна величина, її виражають в частках від одиниці або у відсотках.

Приклад 1. Який об'єм займають при температурі 20 ° С і тиску 250 кПа аміак масою 51 г?

Приклад 2. Визначте обсяг, який займають при нормальних умовах газова суміш, яка містить водень, масою 1,4 г і азот, масою 5,6 г.

Закон об'ємних відносин

Як вирішити задачу з використанням «Закону об'ємних відносин»?

Закон об'ємних відносин: обсяги газів, що беруть участь в реакції, відносяться один до одного як невеликі цілі числа, рівні коефіцієнтам в рівнянні реакції.

Коефіцієнти в рівняннях реакцій показують числа обсягів реагують і утворилися газоподібних речовин.

Приклад. Обчисліть об'єм повітря, необхідний для згоряння 112 л ацетилену.

1. Складаємо рівняння реакції:

2. На підставі закону об'ємних відносин обчислюємо об'єм кисню:

112/2 \u003d Х / 5, звідки Х \u003d 112 · 5/2 \u003d 280л

3. Визначаємо об'м повітря:

V (пов) \u003d V (O 2) / φ (O 2)

V (пов) \u003d 280 / 0,2 \u003d 1400 л.

назви кислотутворюються від російської назви центрального атома кислоти з додаванням суфіксів і закінчень. Якщо ступінь окислення центрального атома кислоти відповідає номеру групи періодичної системи, то назва утворюється за допомогою найпростішого прикметника від назви елемента: H 2 SO 4 - сірчана кислота, HMnO 4 - марганцовая кислота. Якщо кислотообразующие елементи мають два ступені окислення, то проміжна ступінь окислення позначається суфіксом -іст-: H 2 SO 3 - сірчиста кислота, HNO 2 - азотистая кислота. Для назв кислот галогенів, мають багато ступенів окислення, застосовуються різні суфікси: типові приклади - HClO 4 - хлор н а кислота, HClO 3 - хлор новат а кислота, HClO 2 - хлор іст а кислота, HClO - хлор новатіст а кислота (бескислородная кислота HCl називається соляної кислотою - зазвичай соляною кислотою). Кислоти можуть відрізнятися числом молекул води, гидратирующие оксид. Кислоти, що містять найбільшу кількість атомів водню, називаються ортокіслотамі: H 4 SiO 4 - ортокремнієвої кислота, H 3 PO 4 - ортофосфорна кислота. Кислоти, що містять 1 або 2 атома водню, називаються метакіслотамі: H 2 SiO 3 - метакремнієва кислота, HPO 3 - метафосфорная кислота. Кислоти, що містять два центральних атома, називаються ді кислотами: H 2 S 2 O 7 - дісерная кислота, H 4 P 2 O 7 - дифосфорная кислота.

Назви комплексних соедіненійобразуются так само, як назви солей, Але комплексному катіону або аниону дається систематичне назва, тобто воно читається справа наліво: K 3 - гексафтороферрат (III) калію, SO 4 - сульфат тетрааммінмеді (II).

назви оксидівутворюються за допомогою слова «оксид» і родового відмінка російської назви центрального атома оксиду із зазначенням, у разі необхідності, ступеня окислення елемента: Al 2 O 3 - оксид алюмінію, Fe 2 O 3 - оксид заліза (III).

назви підставутворюються за допомогою слова «гідроксид» і родового відмінка російської назви центрального атома гідроксиду із зазначенням, у разі необхідності, ступеня окислення елемента: Al (OH) 3 - гідроксид алюмінію, Fe (OH) 3 - гідроксид заліза (III).

Назви з'єднань з воднемутворюються в залежності від кислотно-основних властивостей цих сполук. Для газоподібних кислотообразующих з'єднань з воднем застосовуються назви: H 2 S- сульфани (сірководень), H 2 Se- села (селеноводорода), HI- иодоводорода; їх розчини у воді називаються відповідно сірководневої, селеноводородной і іодоводородной кислотами. Для деяких сполук з воднем застосовуються спеціальні назви: NH 3 - аміак, N 2 H 4 - гідразин, PH 3 - фосфін. З'єднання з воднем, які мають ступінь окислення -1, називаються гідридами: NaH- гідрид натрію, CaH 2 -гідрід кальцію.

назви солейутворюються від латинської назви центрального атома кислотного залишку з додаванням префіксів і суфіксів. Назви бінарних (двоелементний) солей утворюються за допомогою суфікса - ід: NaCl - хлорид натрію, Na 2 S - сульфід натрію. Якщо центральний атом кисневмісного кислотного залишку має дві позитивні ступеня окислення, то вищий ступінь окислення позначається суфіксом - ат: Na 2 SO 4 - сульфіт ат натрію, KNO 3 - НИТР ат калію, а нижча ступінь окислення - суфіксом - ит: Na 2 SO 3 - сульфіт ит натрію, KNO 2 - НИТР ит калію. Для назви кисневмісних солей галогенів користуються префіксами і суфіксами: KClO 4 - пер хлор ат калію, Mg (ClO 3) 2 - хлор ат магнію, KClO 2 - хлор ит калію, KClO - гіпо хлор ит калію.

насичуваність ковалентнихих звїй- проявляється в тому, що в сполуках s- і p-елементів немає неспарених електронів, тобто все неспарені електрони атомів утворюють зв'язують електронні пари (виключення складають NO, NO 2, ClO 2 і ClO 3).

Неподіленого електронні пари (НЕП) -Електронна, які займають атомні орбіталі парами. Наявність НЕП обумовлює здатність аніонів або молекул, утворювати донорно-акцепторні зв'язки в якості донорів електронних пар.

Неспарені електрони- електрони атома, що містяться по одному в орбіталі. Для s- і p-елементів число неспарених електронів визначає, скільки зв'язують електронних пар може утворити даний атом з іншими атомами за обмінним механізмом. У методі валентних зв'язків виходять з того, що число неспарених електронів може бути збільшено за рахунок неподіленого електронних пар, якщо в межах валентного електронного рівня є вакантні орбіталі. У більшості соедіненійs- іp-елементів неспарених електронів немає, так як все неспарені електрони атомів утворюють зв'язку. Однак молекули з неспареними електронами існують, наприклад, NO, NO 2, вони мають підвищену реакційною здатністю і мають тенденцію утворювати димери типу N 2 O 4 за рахунок неспарених електронів.

Нормальна концентрація -це число молей еквівалентів в 1 л розчину.

Нормальні умови -температура 273K (0 o C), тиск 101,3 кПа (1 атм).

Обмінний і донорно-акцепторні механізми утворення хімічного зв'язку. Освіта ковалентних зв'язків між атомами може відбуватися двояко. Якщо освіта зв'язує електронної пари відбувається за рахунок неспарених електронів обох пов'язаних атомів, то такий спосіб утворення зв'язує електронної пари носить назву обмінного механізму - атоми обмінюються електронами, притому що зв'язують електрони належать обом пов'язаним атомам. Якщо ж зв'язуюча електронна пара утворюється за рахунок неподіленої електронної пари одного атома і вакантної орбіталі іншого атома, то така освіта зв'язує електронної пари є донорно-акцепторні механізмом (див. метод валентних зв'язків).

Оборотні іонні реакції -це такі реакції, в яких утворюються продукти, здатні утворювати вихідні речовини (якщо мати на увазі написане рівняння, то про оборотні реакції можна сказати, що вони можуть протікати в ту і іншу сторони з утворенням слабких електролітів або малорозчинних сполук). Оборотні іонні реакції часто характеризуються неповнотою перетворення; так як протягом оборотної іонної реакції утворюються молекули або іони, які викликають зміщення в бік вихідних продуктів реакції, тобто як би «гальмують» реакцію. Оборотні іонні реакції описуються за допомогою знака ⇄, а незворотні - знака →. Прикладом оборотної іонної реакції може служити реакція H 2 S + Fe 2+ ⇄ FeS + 2H +, а прикладом незворотною - S 2+ Fe 2+ → FeS.

окислювачі – речовини, у яких при окислювально-відновних реакціях ступеня окислення деяких елементів зменшуються.

Окислювально-відновна двоїстість -здатність речовин виступати в окисно-відновних реакціях в якості окислювача або відновника в залежності від партнера (наприклад, H 2 O 2, NaNO 2).

Окислювально-відновні реакції (ОВР) -це хімічні реакції, протягом яких змінюються ступені окислення елементів реагуючих речовин.

Окислювально-відновний потенціал -величина, що характеризує окислювально-відновну здатність (силу) і окислювача, і відновника, що становлять відповідну полуреакции. Так, окислювально-відновний потенціал пари Cl 2 / Cl -, що дорівнює 1,36 В, характеризує молекулярний хлор як окислювач і хлорид-іон як відновник.

оксиди -з'єднання елементів з киснем, в яких кисень має ступінь окислення, рівну -2.

орієнтаційні взаємодії- міжмолекулярні взаємодії полярних молекул.

осмос -явище переносу молекул розчинника на напівпроникною (проникною тільки для розчинника) мембрані в бік меншої концентрації розчинника.

Осмотичний тиск -фізико-хімічна властивість розчинів, обумовлене здатністю мембран пропускати тільки молекули розчинника. Осмотичний тиск з боку менш концентрованого розчину зрівнює швидкості проникнення молекул розчинника в обидві сторони мембрани. Осмотичний тиск розчину дорівнює тиску газу, в якому концентрація молекул така ж, як концентрація частинок в розчині.

Підстави по Арреніус -речовини, які в процесі електролітичноїдисоціації отщепляют гідроксид-іони.

Підстави по Бренстеда -з'єднання (молекули або іони типу S 2-, HS -), які можуть приєднувати іони водню.

Основи по Льюїсу (льюісови підстави) – з'єднання (молекули або іони), з неподіленими електронними парами, здатними утворювати донорно-акцепторні зв'язки. Найпростішим льюісовим підставою є молекули води, які володіють сильними донорними властивостями.

Мета уроку:сформувати поняття про молярном, міллімолярной і кіломолярном обсягах газів і одиницях їх вимірювання.

Завдання уроку:

• Навчальні - закріпити раніше вивчені формули і знайти зв'язок між обсягом і масою, кількістю речовини і числом молекул, закріпити і систематизувати знання учнів.
• Розвиваючі - розвивати вміння і навички вирішувати завдання, здатності до логічного мислення, розширювати кругозір учнів, їх творчі здібності, вміння працювати з додатковою літературою, довготривалу пам'ять, інтерес до предмету.
• виховні - виховувати особистості з високим рівнем культури, формувати потребу в пізнавальної діяльності.

Тип уроку:Комбінований урок.

Устаткування і реактиви:Таблиця «Молярний об'єм газів», портрет Авогадро, Мензурка, вода, мірні склянки з сіркою, оксидом кальцію, глюкози кількістю речовини 1 моль.

план уроку:

1. Організаційний момент (1 хв.)
2. Перевірка знань у вигляді фронтального опитування (10 хв.)
3. Заповнення таблиці (5 хв.)
4. Пояснення нового матеріалу (10 хв.)
5. Закріплення (10 хв.)
6. Підведення підсумків (3 хв.)
7. Домашнє завдання (1 хв.)

Хід уроку

1. Організаційний момент.

2. Фронтальна бесіда з питань.

Як називається маса 1 благаючи речовини?

Як зв'язати молярну масу і кількість речовини?

Чому дорівнює число Авогадро?

Як пов'язано число Авогадро і кількість речовини?

А як зв'язати масу і число молекул речовини?

3. А тепер заповніть таблицю, вирішивши завдання - це групова робота.

4. Вивчення нового матеріалу.

«... Ми хочемо не тільки знати, як влаштована природа (і як відбуваються природні явища), але і по можливості досягти мети, може бути, утопічною і зухвалої на вигляд, - дізнатися, чому природа є саме такою, а не іншою. У цьому вчені знаходять найвищу задоволення. »
Альберт Ейнштейн

Отже, наша мета знайти найвищу задоволення, як справжні вчені.

А як називається обсяг 1 моля речовини?

Від чого залежить молярний об'єм?

Чому буде дорівнює молярний об'єм води, якщо її M r \u003d 18, а ρ \u003d 1 г / мл?

(Звичайно 18 мл).

Для визначення обсягу ви користувалися формулою відомої з фізики ρ \u003d m / V (г / мл, г / см 3, кг / м 3)

Відміряємо цей об'єм мірної посудом. Відміряємо молярні обсяги спирту, сірки, заліза, цукру. Вони різні, тому що щільність різна, (таблиця різної щільності).

А як справи у газів? Виявляється, 1 моль будь-якого газу при н.у. (0 ° С і 760 мм.рт.ст.) займає один і той же обсяг молярний 22,4 л / моль (показується на таблиці). А як буде називатися обсяг 1 кіломоля? Кіломолярним. Він дорівнює 22,4 м 3 / кмоль. Міллімолярной обсяг 22,4 мл / моль.

Звідки взялося це число?

Воно випливає із закону Авогадро. Слідство із закону Авогадро: 1 моль будь-якого газу при н.у. займає обсяг 22,4 л / моль.

Трохи про життя італійського вченого ми зараз почуємо. (Повідомлення про життя Авогадро)

А тепер подивимося залежність величин від різних показників:

З порівняння отриманих даних зробіть висновок (залежність між обсягом і кількістю речовини для всіх газоподібних речовин (при н.у.) виражається однаковою величиною, яка називається молярним об'ємом.)

Позначається V m і вимірюється л / моль і т.д. Виведемо формулу для знаходження молярного об'єму

V m \u003d V /v , Звідси можна знайти кількість речовини і об'єм газу. А тепер згадаємо раніше вивчені формули, чи можна їх об'єднати? Можна отримати універсальні формули для розрахунків.

m / M \u003d V / V m;

V / V m \u003d N / Na

5. А тепер закріпимо отримані знання за допомогою усного рахунку, щоб знання через вміння стали застосовуватися автоматично, тобто перетворилися в навички.

За правильну відповідь ви будите отримувати бал, за кількістю балів отримаєте оцінку.

1. Назвіть формулу водню?
2. Яка його відносна молекулярна маса?
3. Яка його молярна маса?
4. Скільки молекул водню буде в кожному випадку?
5. Який обсяг займуть при н.у. 3 г H 2?
6. Скільки будуть важити 12 10 23 молекул водню?
7. Який обсяг займуть ці молекули в кожному випадку?

А тепер вирішимо завдання по групах.

завдання №1

Зразок: Який обсяг займає 0,2 моль N 2 при н.у.?

1. Який обсяг займають 5 моль O 2 при н.у.?
2. Який обсяг займають 2,5 моль H 2 при н.у.?

завдання №2

Зразок: Яка кількість речовини містить водень об'ємом 33,6 л при н.у.?

Завдання для самостійного рішення

Вирішіть завдання по наведеним зразком:

1. Яка кількість речовини містить кисень об'ємом 0,224 л при н.у.?
2. Яка кількість речовини містить вуглекислий газ об'ємом 4,48 л при н.у.?

завдання №3

Зразок: Який обсяг займуть 56 м газу СО при н.у.?

Завдання для самостійного рішення

Вирішіть завдання по наведеним зразком:

1. Який обсяг займуть 8 м газу O 2 при н.у.?
2. Який обсяг займуть 64 м газу SO 2 при н.у.?

завдання №4

Зразок: У якому обсязі міститься 3 × 10 23 молекул водню H 2 при н.у.?

Завдання для самостійного рішення

Вирішіть завдання по наведеним зразком:

1. В якому обсязі міститься 12,04 х 10 23 молекул водню СО2 при н.у.?
2. В якому обсязі міститься 3,01 × 10 23 молекул водню O 2 при н.у.?

Поняття відносної щільності газів слід дати на підставі їх знань про щільність тіла: D \u003d ρ 1 / ρ 2, де ρ 1 - щільність першого газу, ρ 2 - щільність другого газу. Ви знаєте формулу ρ \u003d m / V. Замінивши в цій формулі m на М, а V на V m, отримаємо ρ \u003d М / V m. Тоді відносну щільність можна висловити, використовуючи праву частину останньої формули:

D \u003d ρ 1 / ρ 2 \u003d М 1 / М 2.

Висновок: відносна щільність газів - число, що показує, у скільки разів молярна маса одного газу більше молярної маси іншого газу.

Наприклад, визначте відносну щільність кисню по повітрю, за воднем.

6. Підведення підсумків.

Вирішіть завдання для закріплення:

Знайдіть масу (н.у.): а) 6 л. О 3; б) 14 л. газу H 2 S?

Який обсяг водню при н.у. утворюється при взаємодії 0,23 г натрію з водою?

Яка молярна маса газу, якщо 1 л. його має масу 3,17 м? (Підказка! M \u003d ρ · V)

Перш ніж вирішувати завдання, слід занть формули і правила того, як знайти об'єм газу. Слід згадати закон Авогадро. А сам обсяг газу можна обчислити за допомогою декількох формул, вибравши з них відповідну. При підборі необхідної формули, велике значення мають умови середовища, зокрема температура і тиск.

закон Авогадро

У ньому говориться, що при однаковому тиску і однаковою температурі, в одних і тих же обсягах різних газів, буде міститися однакове число молекул. Кількість молекул газу, що містяться в одному молі, це є число Авогадро. З цього закону випливає, що: 1 кмоль (кіломоль) ідеального газу, причому будь-якого, при однаковому тиску і температурі (760 мм рт.ст. і t \u003d 0 * С) завжди займає один обсяг \u003d 22,4136 м3.

Як визначити обсяг газу

• Формулу V \u003d n * Vm найчастіше можна зустріти в задачах. Тут обсяг газу в літрах - V, Vm - об'єм газу молярний (л / моль), який за нормальних умов \u003d 22,4 л / моль, а n - кількість речовини в молях. Коли в умовах немає кількості речовини, але при цьому є маса речовини, тоді чинимо таким чином: n \u003d m / M. Тут М - г / моль (молярна маса речовини), а маса речовини в грамах - m. У таблиці Менделєєва вона написана під кожним елементом, як його атомна маса. Складемо всі маси і отримаємо шукану.
• Отже, як розрахувати обсяг газу. Ось завдання: в соляній кислоті розчинити 10 г алюмінію. Питання: скільки водню може виділитися при н. у.? Рівняння реакції виглядає так: 2Al + 6HCl (хат.) \u003d 2AlCl3 + 3H2. На самому початку знаходимо алюміній (кількість), який вступив в реакцію за формулою: n (Al) \u003d m (Al) / M (Al). Масу алюмінію (молярна) візьмемо з таблиці Менделєєва M (Al) \u003d 27г / моль. Підставами: n (Al) \u003d 10/27 \u003d 0,37моль. З хімічного рівняння видно, 3 молі водню утворилися при розчиненні 2-х молей алюмінію. Слід розрахувати, а скільки ж водню виділиться з 0,4 молі алюмінію: n (H2) \u003d 3 * 0,37 / 2 \u003d 0,56моль. Підставами дані в формулу і знайдемо обсяг цього газу. V \u003d n * Vm \u003d 0,56 * 22,4 \u003d 12,54л.