Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
II. Проверка домашнего задания.
|
|
1)Проверяю наличие выполненного домашнего задания в рабочих тетрадях, заданного учителем.
2) Опрос у доски и фронтально.
III. Объяснение нового материала (Газообразное состояние веществ).
Вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Твердое и жидкое состояния объединяются общим названием конденсированное состояние.
В общем случае агрегатное состояние вещества определяется температурой и давлением. При очень высокой температуре устойчиво газообразное состояние, при низкой, наоборот, большинство веществ находится в конденсированном состоянии. Повышение давления способствует переходу вещества в конденсированное состояние.
В твердом состоянии частицы имеют строго упорядоченную структуру.
У жидкостей расстояние между частицами несколько больше (примерно на 10—15%), но силы взаимодействия между ними еще достаточно прочны, чтобы не позволить частицам отрываться друг от друга (см. рис. 6). В то же время жидкости уже не имеют определенной формы, принимая формы сосуда, в котором находятся.
В газообразном состоянии расстояния между частицами в десятки, сотни раз больше размеров самих частиц (как правило, при обычных условиях это молекулы). Эти расстояния зависят от внешнего давления и от кинетической энергии молекул газа. А кинетическая энергия молекул, в свою очередь, определяется только температурой. Поэтому объем порции газа определяется не размером его молекул, а расстояниями между ними (см. рис. 6).
Если температура и давление одинаковы, то и расстояния между молекулами различных газов также приблизительно одинаковы.
Закон Авогадро
Из последнего заключения следует вполне очевидный вывод, что в одинаковых объемах различных газов находится одно и то же число молекул. Именно это предположение высказал в 1811 г. в виде гипотезы итальянский ученый Амедео Авогадро. Позже эта гипотеза стала законом Авогадро.
В равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температура, давление) содержится одинаковое число молекул.
Из закона Авогадро вытекает несколько важных следствий. Первое из них следующее.
Одинаковое число молекул различных газов при одинаковых условиях занимают одинаковый объем.
Молярный объем газов
Поскольку 1 моль любого молекулярного вещества содержит одинаковое число молекул (6, 02• 1023), то из этого следует, что любые газообразные вещества химическим количеством, равным 1 моль, при одинаковых условиях должны занимать один и тот же объем. Этот объем получил название молярного объема и обозначение Vm.
Молярный объем газа Vm — величина, определяемая отношением объема данной порции газа V к химическому количеству вещества п в этой порции:
Так как молярный объем газа зависит от температуры и давления, то при проведении различных расчетов в химии берутся обычно объемы при нормальных условиях (сокращенно — н. у.). Нормальным условиям соответствует температура 0°С и давление— 101, 325 кПа. В дальнейшем мы будем говорить только о газах, находящихся при н. у.
Установлено, что при нормальных условиях отношение объема любой порции газа к химическому количеству газа есть величина постоянная и равная 22, 4 дм3. Другими словами, молярный объем любого газа при нормальных условиях:
Этот вывод называют вторым следствием из закона Авогадро.
Если преобразовать последнюю формулу в выражение: то нетрудно понять, что химическое количество вещества является величиной, связывающей объем данного газообразного вещества и его молярный объем. Вспомните, что точно так же химическое количество является величиной, связывающей между собой массу и молярную массу вещества: которое позволяет рассчитывать объем порции любой массы данного газа X, и наоборот, зная объем порции определенной массы газа, рассчитывать молярную массу данного газообразного вещества:
-у т(Х) т V(X)'
Молярный объем газа при нормальных условиях является фундаментальной физико-химической постоянной, которая широ ко используется при различных химических расчетах. Она дает возможность использовать объем газа вместо его массы, поскольку на практике значительно легче измерить объем газа, чем его массу.
Относительная плотность газов
Если мы имеем два газа А и В одинакового объема, то их объемы выражаются в общем виде:
Сокращая обе части уравнения на Vm, получаем выражение: откуда после преобразования приходим к окончательному виду:
Это и есть формульное выражение третьего следствия из закона Авогадро: массы одинаковых объемов двух газов относятся друг к другу как их молярные массы.
Отношение массы одного газа к массе другого газа такого же объема называют относительной плотностью первого газа по второму (обозначается буквой D):
Чаще всего относительную плотность газообразных веществ определяют по отношению к водороду, как самому легкому газу, или по отношению к воздуху.
Так как молярная масса водорода равна 2 г/моль, то относительная плотность любого газа X по водороду вычисляется по формуле:
Воздух является смесью газов, поэтому его «молярная масса» представляет собой массу воздуха объемом 22, 4 дм3. Эта величина численно равна:
М(возд.)«29 г/моль. Поэтому относительная плотность любого газа (X) по воздуху:
Зная относительную плотность одного газа по другому, можно определить его молярную массу по формулам:
Например, определим молярную массу газа, плотность которого по водороду равна
Молярная концентрация вещества
В емкости определенного объема может находиться разное количество газа, т. е. на единицу объема сосуда будет приходиться различное химическое количество газообразного вещества X. В таких случаях можно говорить о разной молярной концентрации с(Х) газообразного вещества.
Молярная концентрация газообразного вещества X есть отношение химического количества данного газа к объему, который он занимает:
Из формулы следует, что размерность молярной концентрации — моль/дм3. Зная молярную концентрацию газа, можно рассчитать, какое химическое количество данного газообразного вещества содержится в любом объеме при любых условиях. Общее количество вещества определяется произведением:
Например, если молярная концентрация кислорода с(О2) равна 0, 05 моль/дм3, то, следовательно, в баллоне объемом 20 дм3 будет содержаться 1 моль этого газа.
Закон объёмных отношений
На основе закона Авогадро и вытекающих из него следствий мы можем еще раз констатировать, что объем газа пропорционален химическому количеству этого газообразного вещества (и, следовательно; числу его молекул). Это позволяет дать простое объяснение закону объемных отношений, установленному французским ученым Гей-Люссаком еще в 1807 г.
При неизменных температуре и давлении объемы вступаю
щих в реакцию газов относятся друг к другу, а также
к объемам образующихся газообразных продуктов как не
большие целые числа.,
Рассмотрим реакцию горения аммиака NH3 в кислороде с образованием азота и паров воды. Следовательно, в этом процессе все вещества газообразны, что обозначим символом (г.):
Отношения объемов исходных веществ и продуктов реакции равны:
т. е.коэффициенты в уравнении химической реакции показывают объемные отношения газообразных веществ.
Например, если в реакцию вступают аммиак и кислород, объемы которых равны, соответственно, 8 см3 и 6 см3, то в результате реакции образуется 4 см3 азота и 12 см3 паров воды.
Пример 3. Какой объем водорода потребуется для взаимодействия с азотом массой 112 г? Каков объем образовавшегося аммиака?
|