Стехиометрические законы химии. Пшестанчик В.Р - 51 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

51
пример , число частиц в моле) справедливы, как отмечено, для любого агре-
гатного состояния . Это же относится и к формуле (11), определяющей моль-
ный объем .
Нелишне еще раз напомнить, что известное численное значение моль-
ного объема для газов (22,4 л/моль) справедливо только при нормальных ус-
ловиях. Если условия эксперимента (или условия в задаче) отличаются от
нормальных, то, прежде чем воспользоваться в расчетах этой цифрой , необ -
ходимо, как говорят, привести объем газа к нормальным условиям. Эту
процедуру обычно осуществляют на основании известного из школьного
курса физики объединенного закона газового состояния :
Const
T
VP
T
PV
==
0
00
(12)
Здесь V – объем , который занимает газ при температуре Т и давлении Р
( которые отличаются от нормальных и даны по условию ), Р
0
и Т
0
– нор -
мальные условия , которые даны по определению , V
0
– искомый объем , ко-
торый будет занимать газ при н.у.:
0
0
0
PT
TPV
V
⋅
⋅
=
(13)
Формулу (13), естественно, специально запоминать не надо, так как она эле-
ментарно выводится из соотношения (12), которое хорошо известно.
Рассмотрим простой пример . Пусть при температуре 20
°
С и давлении
150 атм кислород в газовом баллоне занимает объем 40 л. Какой объем зай -
мет этот газ при н.у.? Имеем : Т = 20
о
С = 293 К (в таких расчетах использует-
ся только абсолютная температура в кельвинах !); Р = 150 атм (здесь не обя-
зательно переводить давление в паскали, но тогда нормальное давление
также должно измеряться в атмосферах , чтобы в числителе и знаменателе
формулы (13) стояли величины одинаковых размерностей ); Т
0
=273 К ; Р
0
= 1
атм (по определению ).Тогда по формуле (13) имеем :
3
0
655590
293
1
27340150
м,л
К
атм
Клатм
V ≈=
⋅
⋅
⋅
=
Именно такой объем (около 6 кубометров) займет кислород, если его
выпустить из обычного 40-литрового баллона, где он находится в сжатом
состоянии при высоком давлении.
Вот теперь с приведенным к нормальным условиям объемом газа мож -
но осуществлять различные расчеты , пользуясь первым следствием из зако-
на Авогадро. Можно ответить, например , на такой вопрос: а какова масса
этого кислорода? Мы знаем , что 1 моль кислорода весит 32 г (М = 32г/моль)
и при н.у. занимает объем 22,4 л (V
0
=22,4 л/моль). Можно, разумеется , рас-
суждать «на уровне пропорций» (который , кстати, не так уж плох !), но мож -
но, например , воспользовавшись формулой (9), найти сначала количество
газообразного кислорода в молях:
моль,
моль/л,
л
V
V
n 5249
422
5590
0
=== 
                                         51

п р им ер , число частиц в м оле) сп р аведливы, к ак отм ечено, для лю богоагр е-
гатногосостояния. Э то ж еотносится ик ф ор м уле(11), оп р еделяю щ ей м оль-
ный объем .
      Н елиш не ещ е р аз нап ом нить, что из вестноечисленное значение м оль-
ного объем адля газ ов (22,4 л/м оль) сп р аведливо тольк оп р инор м альных ус-
ловиях. Е сли условия эк сп ер им ента (или условия в задаче) отличаю тся от
нор м альных, то, п р еж де чем восп ользоваться в р асчетах этой циф р ой, необ-
ходим о, к ак говор ят, приве с т и о б ъе м газа к но рм альным ус ло вия м . Э ту
п р оцедур у обычно осущ ествляю т на основании известного из ш к ольного
к ур саф изик ио б ъе д ине нно го зако на газо во го с о с т о я ния :
                                    PV P0V0
                                         =       = Const                         (12)
                                     T       T0
      ЗдесьV – объем , к отор ый з аним аетгаз п р итем п ер атур еТ идавленииР
(к отор ые отличаю тся от нор м альных и даны п о условию ), Р 0 и Т 0 – нор -
м альные условия, к отор ые даны п о оп р еделению , V0 – иск ом ый объем , к о-
тор ый будетзаним атьгаз п р ин.у.:
                                                PV ⋅ T0
                                           V0 =                                  (13)
                                                 T ⋅ P0
Ф ор м улу (13), естественно, сп ециально зап ом инатьненадо, так к ак онаэле-
м ентар новыводится из соотнош ения (12), к отор оехор ош оизвестно.
      Рассм отр им п р остой п р им ер . П усть п р итем п ер атур е 20 °С идавлении
150 атм к ислор од в газовом баллоне заним ает объем 40 л. К ак ой объем зай-
м етэтотгаз п р ин.у.? И м еем : Т = 20 оС = 293 К (в так их р асчетах исп ольз ует-
ся тольк о абсолю тная тем п ер атур ав к ельвинах!); Р = 150 атм (з десь необя-
з ательно п ер еводить давление в п аск али, но тогда нор м альное давление
так ж е долж но из м ер яться в атм осф ер ах, чтобы в числителе и знам енателе
ф ор м улы (13) стояливеличины одинак овых р аз м ер ностей); Т 0 =273 К ; Р0= 1
атм (п ооп р еделению ).Т огдап оф ор м уле(13) им еем :
                           150ат м ⋅ 40 л ⋅ 273К
                     V0 =                         = 5590 л ≈ 5,6 м 3
                                1ат м ⋅ 293К
      И м енно так ой объем (ок оло 6 к убом етр ов) займ ет к ислор од, если его
вып устить из обычного 40-литр ового баллона, где он находится в сж атом
состояниип р ивысок ом давлении.
      В от теп ер ь сп р иведенным к нор м альным условиям объем ом газ ам ож -
но осущ ествлять р азличные р асчеты, п ользуясь п ер вым следствием из з ак о-
на А вогадр о. М ож но ответить, нап р им ер , на так ой воп р ос: а к ак ова м асса
этого к ислор ода? М ы знаем , что 1 м ольк ислор одавесит32 г (М = 32г/м оль)
и п р ин.у. з аним ает объем 22,4 л (V0 =22,4 л/м оль). М ож но, р азум еется, р ас-
суж дать «наур овнеп р оп ор ций» (к отор ый, к стати, нетак уж п лох!), ном ож -
но, нап р им ер , восп ольз овавш ись ф ор м улой (9), найти сначала к оличество
газообр аз ногок ислор одав м олях:
                              V         5590 л
                          n=      =               = 249,5 м о ль
                              V0 22,4 л / м о ль

Страницы