Molares Gasvolumen. Molares Volumen

Die Masse von 1 Mol eines Stoffes nennt man Molmasse. Wie nennt man das Volumen von 1 Mol eines Stoffes? Offensichtlich wird es auch Molvolumen genannt.

Was ist gleich molares Volumen Wasser? Als wir 1 Mol Wasser gemessen haben, haben wir nicht 18 g Wasser auf die Waage gewogen - das ist unpraktisch. Wir benutzten Messutensilien: einen Zylinder oder ein Becherglas, weil wir wussten, dass die Dichte von Wasser 1 g/ml beträgt. Daher beträgt das Molvolumen von Wasser 18 ml/mol. Für Flüssigkeiten u Feststoffe das molare Volumen hängt von ihrer Dichte ab (Abb. 52, a). Eine andere Sache für Gase (Abb. 52, b).

Reis. 52.
Molare Volumina (n.a.):
a - Flüssigkeiten und Feststoffe; b - gasförmige Stoffe

Nehmen wir 1 mol Wasserstoff H 2 (2 g), 1 mol Sauerstoff O 2 (32 g), 1 mol Ozon O 3 (48 g), 1 mol Kohlendioxid CO 2 (44 g) und sogar 1 mol Wasserdampf H 2 O (18 g) unter den gleichen Bedingungen beispielsweise normal (in der Chemie ist es üblich, als normale Bedingungen (n.a.) eine Temperatur von 0°C zu bezeichnen und ein Druck von 760 mm Hg. Art. , oder 101,3 kPa), stellt sich heraus, dass 1 Mol eines der Gase das gleiche Volumen einnimmt, das 22,4 Liter entspricht, und enthält die gleiche Nummer Moleküle - 6 × 10 23 .

Und wenn wir 44,8 Liter Gas nehmen, wie viel von seiner Substanz wird dann aufgenommen? Natürlich 2 mol, da das angegebene Volumen das doppelte molare Volumen ist. Somit:

wobei V das Gasvolumen ist. Von hier

Das Molvolumen ist physikalische Größe gleich dem Verhältnis des Volumens des Stoffes zur Menge des Stoffes.

Das molare Volumen gasförmiger Stoffe wird in l/mol angegeben. Vb - 22,4 l/mol. Das Volumen von einem Kilomol heißt Kilomolar und wird in m 3 / kmol gemessen (Vm = 22,4 m 3 / kmol). Dementsprechend beträgt das millimolare Volumen 22,4 ml/mmol.

Aufgabe 1. Finden Sie die Masse von 33,6 m 3 Ammoniak NH 3 (n.a.).

Aufgabe 2. Finden Sie die Masse und das Volumen (n.s.) von 18 × 10 20 Molekülen Schwefelwasserstoff H 2 S.

Achten wir bei der Lösung des Problems auf die Anzahl der Moleküle 18 × 10 20 . Da 10 20 1000-mal kleiner als 10 23 ist, sollten Berechnungen offensichtlich mit mmol, ml/mmol und mg/mmol durchgeführt werden.

Schlüsselwörter und Phrasen

1. Molare, millimolare und kilomolare Volumina von Gasen.
2. Das Molvolumen von Gasen (unter Normalbedingungen) beträgt 22,4 l / mol.
3. Normale Bedingungen.

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Fragen und Aufgaben

1. Finden Sie die Masse und Anzahl der Moleküle bei n. j. für: a) 11,2 Liter Sauerstoff; b) 5,6 m 3 Stickstoff; c) 22,4 ml Chlor.
2. Finden Sie das Volumen, das bei n. j. nimmt: a) 3 g Wasserstoff; b) 96 kg Ozon; c) 12 × 10 20 Stickstoffmoleküle.
3. Finde die Dichten (Masse von 1 Liter) von Argon, Chlor, Sauerstoff und Ozon bei n. j. Wie viele Moleküle jeder Substanz sind unter gleichen Bedingungen in 1 Liter enthalten?
4. Berechnen Sie die Masse von 5 l (n.a.): a) Sauerstoff; b) Ozon; c) Kohlendioxid CO 2.
5. Geben Sie an, was schwerer ist: a) 5 Liter Schwefeldioxid (SO 2) oder 5 Liter Kohlendioxid (CO 2); b) 2 Liter Kohlendioxid (CO 2) oder 3 Liter Kohlenmonoxid(KO).

Das Volumen eines Grammmoleküls eines Gases sowie die Masse eines Grammmoleküls ist eine abgeleitete Maßeinheit und wird als Verhältnis von Volumeneinheiten ausgedrückt - Liter oder Milliliter zu einem Mol. Daher ist die Dimension des Gramm-Molekülvolumens l / mol oder ml / mol. Da das Volumen eines Gases von Temperatur und Druck abhängt, variiert das Gramm-Molekülvolumen eines Gases je nach Bedingungen, aber da die Gramm-Moleküle aller Substanzen die gleiche Anzahl von Molekülen enthalten, sind die Gramm-Moleküle aller Substanzen unter die gleichen Bedingungen nehmen das gleiche Volumen ein. unter normalen Bedingungen. = 22,4 l/mol oder 22400 ml/mol. Neuberechnung des Gramm-Molvolumens von Gas unter Normalbedingungen pro Volumen unter gegebenen Produktionsbedingungen. wird gemäß der Gleichung: J-t-tr berechnet, woraus folgt, dass, wenn Vo das Gramm-Molekulargewicht des Gases unter normalen Bedingungen ist, Umol das gewünschte Gramm-Molekulargewicht des Gases ist. Beispiel. Berechnen Sie das Gramm-Molekulargewicht des Gases bei 720 mm Hg. Kunst. und 87°C. Entscheidung. Die wichtigsten Berechnungen bezogen sich auf das Gramm-Molvolumen eines Gases a) Umrechnung des Gasvolumens in Molzahl und Molzahl pro Gasvolumen. Beispiel 1. Berechnen Sie, wie viele Mol unter normalen Bedingungen in 500 Liter Gas enthalten sind. Entscheidung. Beispiel 2. Berechnen Sie das Volumen von 3 Mol Gas bei 27 * C 780 mm Hg. Kunst. Entscheidung. Wir berechnen das Gramm-Molvolumen von Gas unter den angegebenen Bedingungen: V - ™ ** RP st. - 22.Al/Mol. 300 Grad \u003d 94 S. -273 vrad 780 mm Hg "ap.--24" ° Berechnen Sie das Volumen von 3 mol GRAM MOLEKULARVOLUMEN VON GAS V \u003d 24,0 l / mol 3 mol \u003d 72 l b) Umrechnung der Masse von Gas zu seinem Volumen und Volumen eines Gases zu seiner Masse. Im ersten Fall wird zuerst die Molzahl des Gases aus seiner Masse berechnet und dann das Gasvolumen aus der gefundenen Molzahl. Im zweiten Fall wird zuerst die Molzahl des Gases aus seinem Volumen und dann aus der gefundenen Molzahl die Masse des Gases berechnet. Beispiel 1, Berechne das Volumen (bei N.C.) von 5,5 g Kohlendioxid CO*-Lösung. |icoe ■= 44 g/mol V = 22,4 l/mol 0,125 mol 2,80 l Beispiel 2. Berechnen Sie die Masse von 800 ml (bei n.a.) Kohlenmonoxid CO. Entscheidung. | * co \u003d 28 g / mol m "28 g / lnm 0,036 tat * \u003d" 1,000 g Wenn die Masse des Gases nicht in Gramm, sondern in Kilogramm oder Tonnen ausgedrückt wird und sein Volumen nicht in Litern oder ausgedrückt wird Milliliter, aber in Kubikmeter , dann ist eine doppelte Herangehensweise an diese Berechnungen möglich: Entweder die höheren Maße in niedrigere aufteilen, oder die Berechnung von ae mit Mol bekannt ist, und mit Kilogramm-Molekülen oder Tonnen-Molekülen, unter Verwendung der folgenden Verhältnisse: unter normalen Bedingungen, 1 Kilogramm-Molekül-22 400 l / kmol , 1 Tonne-Molekül - 22.400 m*/tmol. Einheiten: Kilogramm-Molekül - kg/kmol, Tonnen-Molekül - t/tmol. Beispiel 1. Berechnen Sie das Volumen von 8,2 Tonnen Sauerstoff. Entscheidung. 1 Tonnen-Molekül Oa » 32 t/tmol. Wir finden die Anzahl der Tonnen-Sauerstoffmoleküle, die in 8,2 Tonnen Sauerstoff enthalten sind: 32 t/tmol ** 0,1 Berechnen Sie die Masse von 1000 -k * Ammoniak (bei n.a.). Entscheidung. Wir berechnen die Anzahl der Tonnenmoleküle in der angegebenen Ammoniakmenge: "-stay5JT-0,045 t/mol Berechnen Sie die Ammoniakmasse: 1 Tonnenmolekül NH, 17 t/mol tyv, \u003d 17 t/mol 0,045 t/ mol * 0,765 t Allgemeines Berechnungsprinzip, bezogen auf Gasgemische, ist, dass die Berechnungen bezogen auf die einzelnen Komponenten getrennt durchgeführt und dann die Ergebnisse summiert werden. Beispiel 1. Berechnen Sie, welches Volumen ein Gasgemisch bestehend aus 140 g Stickstoff und 30 e Wasserstoff besetzen unter normalen Bedingungen. Lösung Berechnen Sie die Anzahl der Mole von Stickstoff und Wasserstoff, die in der Mischung enthalten sind (Nr. "= 28 u/mol; cn, = 2 g/mol): 140 £ 30 in 28 g/ mol W Total 20 mol GRAMM MOLEKULARVOLUMEN DES GASES Berechnen Sie das Volumen der Mischung: Ueden in 22 "4 AlnoAb 20 mol " 448 l Beispiel 2. Berechnen Sie die Masse der 114 Mischung (bei n.a.) aus Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, die dessen Volumenzusammensetzung durch das Verhältnis ausgedrückt wird: /Iso: /Iso, = 8:3. Entscheidung. Entsprechend der angegebenen Zusammensetzung finden wir die Volumina jedes Gases durch die Methode der proportionalen Teilung, wonach wir die entsprechende Anzahl von Molen berechnen: t / II l "8 Q" "11 J 8 Q Ksoe 8 + 3 8 * Va > "a & + & * VCQM grfc - 0 "36 ^- grfc "" 0,134 jas * Berechnung der Masse jedes der Gase aus der gefundenen Molzahl von jedem von ihnen. 1 "co 28 g / mol; jico. \u003d 44 g / mol moo" 28 e! mol 0,36 mol "South tco. \u003d 44 e / zham" - 0,134 "au> - 5,9 g Durch Addieren der gefundenen Massen jeder der Komponenten finden wir die Masse der Gemisch: Gas nach Gramm-Molekulargewicht Oben wurde die Methode zur Berechnung des Molekulargewichts eines Gases nach relativer Dichte betrachtet. Jetzt betrachten wir die Methode zur Berechnung des Molekulargewichts eines Gases nach Gramm-Molekulargewicht wird angenommen, dass Masse und Volumen des Gases direkt proportional zueinander sind. Daraus folgt, „dass das Volumen eines Gases und seine Masse zueinander in Beziehung stehen wie das Gramm-Molekulargewicht eines Gases zu seiner Gramm-Molekülmasse , was in mathematisch welche Form wie folgt ausgedrückt wird: V_ Ushts / i (x wobei Un * "- Gramm-Molekulargewicht, p - Gramm-Molekulargewicht. Daher _ Huiol t p? Betrachten wir die Berechnungstechnik an einem konkreten Beispiel. "Beispiel. Die Masse von 34 $ Ju-Gas bei 740 mm Hg, spi und 21 ° C beträgt 0,604 g. Berechnen Sie das Molekulargewicht des Gases. Lösung. Um zu lösen, müssen Sie das Gramm-Molekulargewicht des Gases kennen. Bevor Sie mit den Berechnungen fortfahren, müssen Sie daher bei einem bestimmten Gramm-Molvolumen von Gas anhalten.Sie können das Standard-Gramm-Molvolumen von Gas verwenden, das gleich 22,4 l / mol ist. Dann ist das Gasvolumen angegeben in der Zustand des Problems sollte auf normale Bedingungen reduziert werden, aber Sie können im Gegenteil das Gramm-Molekularvolumen des Gases unter den im Problem angegebenen Bedingungen berechnen.Bei der ersten Berechnungsmethode wird das folgende Design erhalten: y 740 * mHg. 1 - 22,4 l / mol 0,604 in _ s i, ypya - mp-8 \u003d 44 g, M0Ab Bei der zweiten Methode finden wir: V - 22»4 A! mol Nr. mm Hg. Uiol 273 vrad 740 mmHg ~ R*0** In beiden Fällen berechnen wir die Masse des Grammmoleküls, aber da das Grammmolekül numerisch gleich der Molekülmasse ist ihr Molekulargewicht.

P1V1=P2V2 oder äquivalent PV=const (Gesetz von Boyle-Mariotte). Bei konstantem Druck bleibt das Verhältnis von Volumen zu Temperatur konstant: V/T=const (Gesetz von Gay-Lussac). Wenn wir das Volumen fixieren, dann ist P/T=const (Charles Gesetz). Die Kombination dieser drei Gesetze ergibt ein universelles Gesetz, das besagt, dass PV/T=const. Diese Gleichung wurde 1834 vom französischen Physiker B. Clapeyron aufgestellt.

Der Wert der Konstante wird nur durch die Stoffmenge bestimmt Gas. DI. Mendeleev leitete 1874 eine Gleichung für einen Mol ab. Er ist also der Wert der universellen Konstante: R \u003d 8,314 J / (mol ∙ K). Also PV=RT. Bei beliebiger Zahl GasνPV=νRT. Die eigentliche Menge eines Stoffes findet man von Masse zu Molmasse: ν=m/M.

Die Molmasse ist numerisch gleich der relativen Molmasse. Letzteres kann dem Periodensystem entnommen werden, es ist in der Regel in der Zelle des Elements angegeben . Das Molekulargewicht ist gleich der Summe der Molekulargewichte seiner konstituierenden Elemente. Bei Atomen unterschiedlicher Wertigkeit wird es für den Index benötigt. Auf der beim misst, M(N2O)=14∙2+16=28+16=44 g/mol.

Normalbedingungen für Gase beim Es ist üblich, P0 = 1 atm = 101,325 kPa, Temperatur T0 = 273,15 K = 0 °C zu betrachten. Jetzt können Sie das Volumen eines Mols finden Gas beim normal Bedingungen: Vm=RT/P0=8,314∙273,15/101,325=22,413 l/mol. Dieser Tabellenwert ist das molare Volumen.

Unter normal Bedingungen Verhältnis von Menge zu Volumen Gas zum Molvolumen: ν=V/Vm. Für willkürlich Bedingungen es ist notwendig, direkt die Mendeleev-Clapeyron-Gleichung zu verwenden: ν=PV/RT.

Also, um das Volumen zu finden Gas beim normal Bedingungen, Sie brauchen die Stoffmenge (Molzahl) davon Gas multiplizieren Sie mit dem molaren Volumen, gleich 22,4 l / mol. Durch umgekehrte Operation können Sie die Stoffmenge aus einem bestimmten Volumen finden.

Um das Volumen von einem Mol einer Substanz in festem oder flüssigem Zustand zu ermitteln, musst du ihre Molmasse ermitteln und durch die Dichte dividieren. Ein Mol eines beliebigen Gases hat unter normalen Bedingungen ein Volumen von 22,4 Litern. Falls sich die Bedingungen ändern, berechnen Sie das Volumen eines Mols mit der Clapeyron-Mendeleev-Gleichung.

Du wirst brauchen

• Periodensystem von Mendeleev, Dichtetabelle, Manometer und Thermometer.

Anweisung

Bestimmung des Volumens eines Mols oder Festkörpers
Bestimmen chemische Formel fest oder flüssig untersucht. Finden Sie dann mithilfe des Periodensystems von Mendelejew Atommassen Elemente, die in der Formel enthalten sind. Wenn eins mehrfach in der Formel vorkommt, multipliziere seine Atommasse mit dieser Zahl. Addieren Sie die Atommassen, um das Molekulargewicht zu erhalten, das sie ausmacht fest oder flüssig. Es ist numerisch gleich der Molmasse, gemessen in Gramm pro Mol.

Finden Sie diesen Wert gemäß der Stoffdichtetabelle für das Material des untersuchten Körpers oder der untersuchten Flüssigkeit. Teilen Sie dann die Molmasse durch die Dichte des gegebenen Stoffes, gemessen in g/cm³ V=M/ρ. Das Ergebnis ist das Volumen von einem Mol in cm³. Wenn die Substanz unbekannt bleibt, ist es unmöglich, das Volumen eines Mols davon zu bestimmen.

Neben Masse und Volumen wird bei chemischen Berechnungen häufig die Menge eines Stoffes verwendet, die proportional zur Anzahl der im Stoff enthaltenen Struktureinheiten ist. Dabei ist jeweils anzugeben, welche Struktureinheiten (Moleküle, Atome, Ionen etc.) gemeint sind. Die Mengeneinheit eines Stoffes ist das Mol.

Ein Mol ist die Menge einer Substanz, die so viele Moleküle, Atome, Ionen, Elektronen oder andere Struktureinheiten enthält, wie Atome in 12 g des 12C-Kohlenstoffisotops vorhanden sind.

Die Anzahl der in 1 Mol einer Substanz enthaltenen Struktureinheiten (Avogadro-Konstante) wird mit großer Genauigkeit bestimmt; in praktischen Berechnungen wird es gleich 6,02 · 1024 mol -1 angenommen.

Es ist leicht zu zeigen, dass die Masse von 1 Mol eines Stoffes (Molmasse), ausgedrückt in Gramm, numerisch gleich dem relativen Molekulargewicht dieses Stoffes ist.

Somit beträgt das relative Molekulargewicht (oder kurz Molekulargewicht) von freiem Chlor C1r 70,90. Daher beträgt die Molmasse von molekularem Chlor 70,90 g/mol. Die Molmasse der Chloratome ist jedoch halb so groß (45,45 g / mol), da 1 Mol Cl-Chlormoleküle 2 Mol Chloratome enthält.

Nach dem Gesetz von Avogadro gilt gleiche Volumina alle Gase, die bei der gleichen Temperatur und dem gleichen Druck aufgenommen werden, enthalten die gleiche Anzahl von Molekülen. Mit anderen Worten, die gleiche Anzahl von Molekülen eines beliebigen Gases nimmt unter den gleichen Bedingungen das gleiche Volumen ein. 1 Mol eines beliebigen Gases enthält jedoch die gleiche Anzahl von Molekülen. Daher nimmt unter den gleichen Bedingungen 1 Mol eines beliebigen Gases das gleiche Volumen ein. Dieses Volumen wird als molares Gasvolumen bezeichnet und beträgt unter Normalbedingungen (0 ° C, Druck 101, 425 kPa) 22,4 Liter.

Beispielsweise bedeutet die Aussage „der Gehalt an Kohlendioxid in der Luft beträgt 0,04 % (Vol.)“, dass bei einem Partialdruck von CO 2 gleich dem Luftdruck und bei gleicher Temperatur das in der Luft enthaltene Kohlendioxid abfällt nehmen 0,04 % des gesamten von Luft eingenommenen Volumens ein.

Kontrollaufgabe

1. Vergleichen Sie die Anzahl der Moleküle, die in 1 g NH 4 und 1 g N 2 enthalten sind. In welchem ​​Fall und wie oft ist die Anzahl der Moleküle größer?

2. Drücken Sie die Masse eines Moleküls Schwefeldioxid in Gramm aus.

4. Wie viele Moleküle sind unter Normalbedingungen in 5,00 ml Chlor enthalten?

4. Welches Volumen nehmen unter Normalbedingungen 27 10 21 Gasmoleküle ein?

5. Drücken Sie die Masse eines NO 2 -Moleküls in Gramm aus -

6. Wie groß ist das Verhältnis der Volumina, die von 1 Mol O 2 und 1 Mol Oz eingenommen werden (bei gleichen Bedingungen)?

7. Genommen gleiche Massen Sauerstoff, Wasserstoff und Methan unter den gleichen Bedingungen. Finden Sie das Verhältnis der Volumen der entnommenen Gase.

8. Auf die Frage, wie viel Volumen 1 Mol Wasser unter normalen Bedingungen aufnehmen wird, wurde die Antwort erhalten: 22,4 Liter. Ist das die richtige Antwort?

9. Drücken Sie die Masse eines Moleküls HCl in Gramm aus.

Wie viele Kohlendioxidmoleküle befinden sich in 1 Liter Luft, wenn der Volumengehalt an CO 2 0,04 % beträgt (Normalbedingungen)?

10. Wie viele Mol sind unter normalen Bedingungen in 1 m 4 Gas enthalten?

11. Drücken Sie die Masse eines Moleküls H 2 O- in Gramm aus

12. Wie viele Mol Sauerstoff sind in 1 Liter Luft, wenn das Volumen

14. Wie viele Mol Stickstoff enthält 1 Liter Luft, wenn ihr Volumengehalt 78 % beträgt (Normalbedingungen)?

14. Unter gleichen Bedingungen werden gleiche Massen an Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff entnommen. Finden Sie das Verhältnis der Volumen der entnommenen Gase.

15. Vergleichen Sie die Anzahl der Moleküle, die in 1 g NO 2 und 1 g N 2 enthalten sind. In welchem ​​Fall und wie oft ist die Anzahl der Moleküle größer?

16. Wie viele Moleküle sind unter Normalbedingungen in 2,00 ml Wasserstoff enthalten?

17. Drücken Sie die Masse eines Moleküls H 2 O- in Gramm aus

18. Welches Volumen nehmen unter Normalbedingungen 17 10 21 Gasmoleküle ein?

GESCHWINDIGKEIT DER CHEMISCHEN REAKTIONEN

Bei der Definition des Konzepts Geschwindigkeit chemische Reaktion Es ist notwendig, zwischen homogenen und heterogenen Reaktionen zu unterscheiden. Läuft die Reaktion in einem homogenen System ab, beispielsweise in einer Lösung oder in einem Gasgemisch, so findet sie im gesamten Volumen des Systems statt. Die Geschwindigkeit einer homogenen Reaktion bezeichnet die Menge eines Stoffes, die pro Zeiteinheit in einer Volumeneinheit des Systems eine Reaktion eingeht oder als Folge einer Reaktion entsteht. Da das Verhältnis der Molzahl eines Stoffes zum Volumen, in dem er verteilt ist, die molare Konzentration des Stoffes ist, kann die Geschwindigkeit einer homogenen Reaktion auch definiert werden als Änderung der Konzentration pro Zeiteinheit einer der Substanzen: das anfängliche Reagenz oder Reaktionsprodukt. Damit das Ergebnis der Berechnung immer positiv ist, egal ob es sich um ein Reagenz oder ein Produkt handelt, wird das „±“-Zeichen in der Formel verwendet:

Je nach Art der Reaktion kann die Zeit nicht nur in Sekunden ausgedrückt werden, wie es das SI-System verlangt, sondern auch in Minuten oder Stunden. Während der Reaktion ist der Wert seiner Geschwindigkeit nicht konstant, sondern ändert sich kontinuierlich: Er nimmt ab, da die Konzentrationen der Ausgangsstoffe abnehmen. Die obige Berechnung ergibt den Mittelwert der Reaktionsgeschwindigkeit über ein bestimmtes Zeitintervall Δτ = τ 2 – τ 1 . Die wahre (Momentan-)Geschwindigkeit ist definiert als die Grenze, bis zu der das Verhältnis Δ Mit/ Δτ bei Δτ → 0, d.h. die wahre Geschwindigkeit ist gleich der zeitlichen Ableitung der Konzentration.

Bei einer Reaktion, deren Gleichung stöchiometrische Koeffizienten enthält, die von Eins abweichen, sind die für verschiedene Substanzen ausgedrückten Ratenwerte nicht gleich. Beispielsweise beträgt für die Reaktion A + 4B \u003d D + 2E der Verbrauch von Stoff A ein Mol, Stoff B drei Mol und die Ankunft von Stoff E zwei Mol. So υ (A) = ⅓ υ (B) = υ (D)=½ υ (E) bzw υ (E) . = 2/3 υ (BEIM) .

Läuft eine Reaktion zwischen Stoffen ab, die sich in verschiedenen Phasen eines heterogenen Systems befinden, so kann sie nur an der Grenzfläche zwischen diesen Phasen stattfinden. Beispielsweise findet die Wechselwirkung einer Säurelösung mit einem Metallstück nur an der Oberfläche des Metalls statt. Die Geschwindigkeit einer heterogenen Reaktion bezeichnet die Menge eines Stoffes, die pro Zeiteinheit pro Einheit der Grenzfläche zwischen Phasen eine Reaktion eingeht oder als Ergebnis einer Reaktion entsteht:

.

Die Abhängigkeit der Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion von der Konzentration der Reaktanten wird durch das Massenwirkungsgesetz ausgedrückt: Bei einer konstanten Temperatur ist die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion direkt proportional zum Produkt der molaren Konzentrationen der Reaktanten, potenziert mit den Koeffizienten in den Formeln dieser Substanzen in der Reaktionsgleichung. Dann zur Reaktion

2A + B → Produkte

das Verhältnis υ ~ · Mit A 2 Mit B, und für den Übergang zur Gleichheit wird der Proportionalitätskoeffizient eingeführt k, namens Reaktionsgeschwindigkeit konstant:

υ = k· Mit A 2 Mit B = k[A] 2 [V]

(Molkonzentrationen in Formeln können als Buchstabe bezeichnet werden Mit mit entsprechendem Index und der in eckigen Klammern eingeschlossenen Formel des Stoffes). Die physikalische Bedeutung der Reist die Reaktionsgeschwindigkeit bei Konzentrationen aller Reaktanten gleich 1 mol/L. Die Dimension der Rehängt von der Anzahl der Faktoren auf der rechten Seite der Gleichung ab und kann von -1; s –1 (l/mol); s –1 (l 2 / mol 2) usw., also so, dass bei Berechnungen die Reaktionsgeschwindigkeit in jedem Fall in mol l –1 s –1 ausgedrückt wird.

Bei heterogenen Reaktionen enthält die Massenwirkungsgleichung nur die Konzentrationen der Stoffe, die sich in der Gasphase oder in Lösung befinden. Die Konzentration eines Stoffes in der festen Phase ist ein konstanter Wert und geht in die Geschwindigkeitskonstante ein, zum Beispiel für den Verbrennungsprozess von Kohle C + O 2 = CO 2 wird das Massenwirkungsgesetz geschrieben:

υ = k Ich konstant = k·,

wo k= k Ich konst.

In Systemen, in denen ein oder mehrere Stoffe Gase sind, hängt die Reaktionsgeschwindigkeit auch vom Druck ab. Wenn beispielsweise Wasserstoff mit Joddampf H 2 + I 2 \u003d 2HI interagiert, wird die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion durch den Ausdruck bestimmt:

υ = k··.

Wenn der Druck beispielsweise um den Faktor 4 erhöht wird, nimmt das vom System eingenommene Volumen um den gleichen Betrag ab, und folglich steigt die Konzentration jedes der Reaktanten um den gleichen Betrag. Die Reaktionsgeschwindigkeit wird sich in diesem Fall um das 9-fache erhöhen

Temperaturabhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit wird durch die Van't-Hoff-Regel beschrieben: Je 10 Grad Temperaturerhöhung erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit um das 2- bis 4-fache. Das heißt, wenn die Temperatur exponentiell ansteigt, steigt die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion exponentiell an. Die Basis in der Progressionsformel ist Temperaturkoeffizient der Reaktionsgeschwindigkeitγ, das zeigt, wie oft die Geschwindigkeit einer gegebenen Reaktion zunimmt (oder, was dasselbe ist, die Geschwindigkeitskonstante), wenn die Temperatur um 10 Grad ansteigt. Mathematisch wird die Van't-Hoff-Regel durch die Formeln ausgedrückt:

oder

wobei und die Reaktionsgeschwindigkeiten zu Beginn sind t 1 und endgültig t 2 Temperaturen. Die Van't Hoff-Regel kann auch wie folgt ausgedrückt werden:

; ; ; ,

wobei und die Geschwindigkeit bzw. Geschwindigkeitskonstante der Reaktion bei einer Temperatur sind t; und sind die gleichen Werte bei der Temperatur t +10n; n ist die Anzahl der „Zehn-Grad“-Intervalle ( n =(t 2 –t 1)/10), um die sich die Temperatur geändert hat (kann eine ganze oder gebrochene Zahl sein, positiv oder negativ).

Kontrollaufgabe

1. Ermitteln Sie den Wert der ReaA + B -> AB, wenn bei Konzentrationen der Substanzen A und B von 0,05 bzw. 0,01 mol / l die Reaktionsgeschwindigkeit 5 · 10 -5 mol / (l-min ).

2. Wie oft ändert sich die Reaktionsgeschwindigkeit 2A + B -> A2B, wenn die Konzentration von Stoff A um das Zweifache erhöht und die Konzentration von Stoff B um das Zweifache verringert wird?

4. Wie oft sollte die Konzentration eines Stoffes erhöht werden, B 2 im System 2A 2 (g.) + B 2 (g.) \u003d 2A 2 B (g.), Damit, wenn die Konzentration von Stoff A um das 4-fache abnimmt, ändert sich die Geschwindigkeit der direkten Reaktion nicht ?

4. Einige Zeit nach Beginn der Reaktion 3A + B -> 2C + D waren die Stoffkonzentrationen: [A] = 0,04 mol/l; [B] = 0,01 mol/l; [C] \u003d 0,008 mol / l. Wie hoch sind die Anfangskonzentrationen der Stoffe A und B?

5. Im System CO + C1 2 = COC1 2 wurde die Konzentration von 0,04 auf 0,12 mol / l und die Chlorkonzentration von 0,02 auf 0,06 mol / l erhöht. Um wie viel hat sich die Geschwindigkeit der Hinreaktion erhöht?

6. Die Reaktion zwischen den Substanzen A und B wird durch die Gleichung ausgedrückt: A + 2B → C. Die Anfangskonzentrationen sind: [A] 0 \u003d 0,04 mol / l, [B] o \u003d 0,05 mol / l. Die Rebeträgt 0,4. Finden Sie die anfängliche Reaktionsgeschwindigkeit und die Reaktionsgeschwindigkeit nach einiger Zeit, wenn die Konzentration von Stoff A um 0,01 mol/l abnimmt.

7. Wie ändert sich die Geschwindigkeit der Reaktion 2СО + О2 = 2СО2, die in einem geschlossenen Gefäß abläuft, wenn der Druck verdoppelt wird?

8. Berechnen Sie, wie oft sich die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht, wenn die Temperatur des Systems von 20 °C auf 100 °C erhöht wird, wobei angenommen wird, dass der Temperaturkoeffizient der Reaktionsgeschwindigkeit 4 beträgt.

9. Wie ändert sich die Reaktionsgeschwindigkeit 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) wenn der Druck im System um das 4-fache erhöht wird;

10. Wie ändert sich die Reaktionsgeschwindigkeit 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) wenn das Volumen des Systems um das 4-fache reduziert wird?

11. Wie ändert sich die Reaktionsgeschwindigkeit 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) wenn die NO-Konzentration um das 4-fache erhöht wird?

12. Wie groß ist der Temperaturkoeffizient der Reaktionsgeschwindigkeit, wenn bei einer Temperaturerhöhung um 40 Grad die Reaktionsgeschwindigkeit steigt

um das 15,6-fache erhöht?

vierzehn. . Finden Sie den Wert der ReaA + B -> AB, wenn bei Konzentrationen der Substanzen A und B gleich 0,07 bzw. 0,09 mol / l die Reaktionsgeschwindigkeit 2,7 · 10 -5 mol / (l-min) beträgt.

14. Die Reaktion zwischen den Substanzen A und B wird durch die Gleichung ausgedrückt: A + 2B → C. Die Anfangskonzentrationen sind: [A] 0 \u003d 0,01 mol / l, [B] o \u003d 0,04 mol / l. Die Rebeträgt 0,5. Finden Sie die anfängliche Reaktionsgeschwindigkeit und die Reaktionsgeschwindigkeit nach einiger Zeit, wenn die Konzentration von Stoff A um 0,01 mol/l abnimmt.

15. Wie ändert sich die Reaktionsgeschwindigkeit 2NO(r.) + 0 2 (g.) → 2N02 (r.) wenn der Druck im System verdoppelt wird;

16. Im System CO + C1 2 = COC1 2 wurde die Konzentration von 0,05 auf 0,1 mol / l und die Chlorkonzentration von 0,04 auf 0,06 mol / l erhöht. Um wie viel hat sich die Geschwindigkeit der Hinreaktion erhöht?

17. Berechnen Sie, wie oft sich die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht, wenn die Temperatur des Systems von 20 ° C auf 80 ° C erhöht wird, wobei angenommen wird, dass der Wert des Temperaturkoeffizienten der Reaktionsgeschwindigkeit 2 beträgt.

18. Berechnen Sie, wie oft sich die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht, wenn die Temperatur des Systems von 40 ° C auf 90 ° C erhöht wird, wobei angenommen wird, dass der Wert des Temperaturkoeffizienten der Reaktionsgeschwindigkeit 4 beträgt.

CHEMISCHE BINDUNG. BILDUNG UND STRUKTUR DER MOLEKÜLE

1. Welche Arten chemischer Bindungen kennen Sie? Geben Sie ein Beispiel für die Bildung einer Ionenbindung nach der Methode der Valenzbindungen.

2. Welche chemische Bindung wird als kovalent bezeichnet? Was ist charakteristisch für einen kovalenten Bindungstyp?

4. Welche Eigenschaften zeichnet eine kovalente Bindung aus? Zeigen Sie dies an konkreten Beispielen.

4. Welche Art von chemischer Bindung in H 2 -Molekülen; Cl 2 HCl?

5. Was ist die Natur von Bindungen in Molekülen? NKI 4, CS2, CO2? Geben Sie jeweils die Verschiebungsrichtung des gemeinsamen Elektronenpaares an.

6. Welche chemische Bindung wird als ionisch bezeichnet? Was ist charakteristisch für eine Ionenbindung?

7. Welche Bindungsart haben NaCl-, N 2 -, Cl 2 -Moleküle?

8. Stellen Sie sich alles vor mögliche WegeÜberlappung des s-Orbitals mit dem p-Orbital; Geben Sie in diesem Fall die Richtung der Verbindung an.

9. Erklären Sie den Donor-Akzeptor-Mechanismus einer kovalenten Bindung am Beispiel der Bildung des Phosphonium-Ions [РН 4 ]+.

10. Ist die Bindung in CO, CO 2 -Molekülen polar oder unpolar? Erklären. Beschreibe eine Wasserstoffbrücke.

11. Warum sind einige Moleküle mit polaren Bindungen im Allgemeinen unpolar?

12. Kovalenter oder ionischer Bindungstyp ist typisch für folgende Verbindungen: Nal, S0 2 , KF? Warum ist eine ionische Bindung der Grenzfall einer kovalenten Bindung?

14. Was ist eine Metallbindung? Wie unterscheidet es sich von einer kovalenten Bindung? Welche Eigenschaften von Metallen bewirkt es?

14. Was ist die Natur der Bindungen zwischen Atomen in Molekülen; KHF 2 , H 2 O, HNO ?

15. Wie erklärt sich die hohe Stärke der Atombindung im Stickstoffmolekül N 2 und die viel geringere Stärke im Phosphormolekül P 4?

Sechszehn . Was ist eine Wasserstoffbrücke? Warum ist die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen im Gegensatz zu H2O und HF nicht typisch für H2S- und HC1-Moleküle?

17. Welche Bindung wird als ionisch bezeichnet? Hat eine Ionenbindung die Eigenschaften Sättigung und Direktionalität? Warum ist es der Grenzfall einer kovalenten Bindung?

18. Welche Bindungsart haben NaCl-, N 2 -, Cl 2 -Moleküle?

Um die Zusammensetzung beliebiger gasförmiger Stoffe herauszufinden, ist es notwendig, mit Begriffen wie Molvolumen, Molmasse und Dichte eines Stoffes arbeiten zu können. In diesem Artikel werden wir betrachten, was das Molvolumen ist und wie man es berechnet.

Menge der Substanz

Quantitative Berechnungen werden durchgeführt, um einen bestimmten Prozess tatsächlich durchzuführen oder die Zusammensetzung und Struktur eines bestimmten Stoffes herauszufinden. Diese Berechnungen sind mit den Absolutwerten der Massen von Atomen oder Molekülen unpraktisch, da sie sehr klein sind. Relative Atommassen sind auch in den meisten Fällen nicht zu verwenden, da sie nicht mit allgemein anerkannten Maßen für die Masse oder das Volumen einer Substanz in Beziehung stehen. Daher wurde der Begriff der Stoffmenge eingeführt, der mit dem griechischen Buchstaben v (nu) oder n bezeichnet wird. Die Menge eines Stoffes ist proportional zur Anzahl der darin enthaltenen Struktureinheiten (Moleküle, Atomteilchen).

Die Mengeneinheit eines Stoffes ist das Mol.

Ein Mol ist die Menge einer Substanz, die so viele Struktureinheiten enthält, wie Atome in 12 g eines Kohlenstoffisotops vorhanden sind.

Die Masse von 1 Atom ist 12 a. e. m., also ist die Anzahl der Atome in 12 g des Kohlenstoffisotops:

Na \u003d 12 g / 12 * 1,66057 * 10 hoch -24 g \u003d 6,0221 * 10 hoch 23

Die physikalische Größe Na wird als Avogadro-Konstante bezeichnet. Ein Mol einer Substanz enthält 6,02 * 10 hoch 23 Teilchen.

Reis. 1. Gesetz von Avogadro.

Molares Gasvolumen

Das Molvolumen eines Gases ist das Verhältnis des Volumens eines Stoffes zur Menge dieses Stoffes. Dieser Wert errechnet sich aus der Division der Molmasse eines Stoffes durch seine Dichte nach folgender Formel:

wobei Vm das molare Volumen, M die molare Masse und p die Dichte der Substanz ist.

Reis. 2. Molvolumenformel.

BEIM internationales System Die Si-Messung des Molvolumens gasförmiger Substanzen erfolgt in Kubikmetern pro Mol (m 3 / Mol)

Das molare Volumen gasförmiger Stoffe unterscheidet sich von Stoffen in flüssigem und festem Zustand dadurch, dass ein gasförmiges Element mit einer Menge von 1 mol immer dasselbe Volumen einnimmt (bei Beachtung gleicher Parameter).

Das Gasvolumen hängt von Temperatur und Druck ab, daher sollte die Berechnung das Gasvolumen unter normalen Bedingungen annehmen. Als Normalbedingungen gelten eine Temperatur von 0 Grad und ein Druck von 101,325 kPa. Das molare Volumen von 1 mol Gas ist unter Normalbedingungen immer gleich und gleich 22,41 dm 3 /mol. Dieses Volumen wird Molvolumen genannt. ideales Gas. Das heißt, in 1 Mol eines beliebigen Gases (Sauerstoff, Wasserstoff, Luft) beträgt das Volumen 22,41 dm 3 / m.

Reis. 3. Molares Gasvolumen unter Normalbedingungen.

Tabelle "Molvolumen von Gasen"

Die folgende Tabelle zeigt das Volumen einiger Gase:

Was haben wir gelernt?

Das molare Volumen eines Gases wird in Chemie (Klasse 8) zusammen mit untersucht Molmasse und Dichte sind die notwendigen Größen, um die Zusammensetzung eines bestimmten zu bestimmen chemisch. Ein molares Gas zeichnet sich dadurch aus, dass ein Mol Gas immer das gleiche Volumen enthält. Dieses Volumen wird Molvolumen des Gases genannt.

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