Химия. Газовые законы

Поведение идеальных газов описывают следующие законы:

1) при постоянной температуре изменение объема газа обратно пропорционально изменению давления (закон Бойля - Мариотта);

2) при постоянном давлении изменение объема газа прямо пропорционально изменению абсолютной температуры (закон Шарля - Гей-Люссака);

3) при постоянных температуре и давлении изменение объема прямо пропорционально изменению количества вещества (закон Авогадро).

Эти законы можно представить в виде одного уравнения состояния идеального газа PV = nRT (уравнение менделеева-клапейрона этотоже самое PV=m/M*RT), где Р - давление газа (Па), V - его объем (м3), Т - абсолютная температура (К), n - число молей газа, R - универсальная газовая постоянная, равная 8, 314 Дж/K*моль (R = 0, 08206 л*атм/К*моль, если P измеряют в атмосферах, V - в литрах, n - в молях, T - в кельвинах).

Если два газа смешать при постоянных температуре и давлении, то объем смеси будет равен сумме объемов газов, ее составляющих; при постоянном объеме давление смеси газов, химически не взаимодействующих друг с другом, равно сумме парциальных давлений газов, составляющих смесь (закон парциальных давлений, установленный Дальтоном).

Парциальное давление - это давление компонента идеальной газовой смеси, которое он оказывал бы, если бы один занимал объем всей смеси. Мольная доля одного из компонентов газовой смеси - это та часть всех молекул газа, которую составляют молекулы данного компонента. Для любого газа в смеси

< =" " div=" " >
Газы, поведение которых строго следует приведенному выше общему уравнению, называются идеальными. К ним близки инертные и другие газы, имеющие очень низкую температуру кипения (например, водород, кислород и азот). Газы с высокой температурой кипения, такие, как диоксид углерода, подчиняются законам идеальных газов весьма приближенно.

Представленные выше газовые законы основываются на допущении, что молекулы (или атомы) газа не имеют объема и не взаимодействуют друг с другом. Если газ заключить в замкнутый сосуд, то его давление будет определяться энергией молекул, бомбардирующих стенки.

Между числом молекул и объемом газа существует следующее количественное соотношение: один моль любого газа содержит 6, 022*10 23 молекул и при нормальных условиях (0° С и 760 мм рт. ст.) занимает объем 22, 4 л (см. АВОГАДРО ЧИСЛО).

Относительная плотность газа – это сравнение молярной или относительной молекулярной массы одного газа с аналогичным показателем другого газа:

M₁
D = ——
M₂

Обычно плотность газов определяют по отношению к водороду как самому легкому газу. Часто газы сравнивают также с воздухом.

Чтобы показать, с каким газом сравнивают исследуемый газ, к символу относительной плотности добавляют индекс. Затем в скобках пишут исследуемый газ.

Если, к примеру, плотность оксида серы SO₂ рассчитывают по водороду, то это пишется так: D_H2(SO₂).

Читается так: плотность оксида серы по водороду.

Пример:

Рассчитаем плотность хлора по водороду.

Пользуясь Периодической таблицей, определяем молярные массы хлора и водорода:

M(Cl₂) = 71 г/моль

M(H₂) = 2 г/моль

Соответственно:

M(Cl₂) 71
D_H2(Cl₂) = ———— = —— = 35, 5
M(H₂) 2

Примеры задач:

1) Какой объем (н.у.) займут 0, 4•10^-3 м³ газа, находящегося при 50^оС и давлении 0, 954•10⁵Па?

Дано V = 0, 4•10-3 м3 t = 50oC; T=323 К P=0, 954•105Па V0 -?

Решение Для приведения объема газа к н.у. используем

Отсюда

2) Масса 0, 327•10^-3 м³ газа, при 13^оС и давлении 1, 04•10⁵Па равна 0, 828•10^-3 кг. Вычислить молярную массу газа.

Дано: V = 0, 4•10-3 м3 t = 50oC; T=323 К P=0, 954•105Па	Решение: Для решения задачи применим уравнение Клапейрона – Менделеева
V -?