Статью подготовили специалисты образовательного сервиса Zaochnik
Закон Авогадро
- 2 июня 2023
- 5 минут
- 1 058
Возьмем постоянную температуру (T=const)(T=const), постоянный объем (V=const)(V=const) и неизменное давление. В этих условиях количество молекул (частиц) в любом идеальном газе будет оставаться постоянным. Данный параметр обозначается буквой NN, а само утверждение называется законом Авогадро.
При условии неизменности температуры и давления один моль любого газа будет занимать одинаковый объем.
Уточним, что при решении задач часто упоминаются так называемые нормальные условия. Это означает, что давление равно одной атмосфере или p=105 Па=760 мм рт.ст, t=0 °C. В этих условиях молярный объем любого идеального газа будет равен:
RTp=Vμ=22,4·10-3 м3моль=22,4 лмоль.
Если нам нужно рассчитать давление смеси разреженных газов, то нужно воспользоваться законом Дальтона.
Что такое число Лошмидта
Количество молекул в постоянном объеме идеального газа в нормальных условиях называют числом Лошмидта.
Оно будет равно:
nL=NAVμ=2,686754·1025 м-3.
Значение закона Авогадро
Данный закон был открыт в 1811 г. физиком Амадео Авогадро в рамках атомно-молекулярной теории. Он считал, что в составе одной молекулы может находиться несколько атомов. Благодаря этому утверждению он смог объяснить и описать в терминах своей теории опыты Гей-Люссака, который ранее предположил существование закона объемных отношений, однако не смог обосновать его теоретически и решил принять за аксиому.
Соотношение объемов реагирующих газов может быть выражено с помощью простых целых чисел. Это правило называется законом объемных отношений.
Зная закон Авогадро, можно сделать вывод, что и соотношение плотностей идеальных газов будет равно отношению их молярных масс в нормальных условиях:
ρ1ρ2=μ1μ2.
Первое отношение в данном равенстве – так называемая относительная плотность первого газа по второму. Также мы можем преобразовать формулу Авогадро, записав ее с помощью масс веществ, поскольку с учетом одинаковых объемов равенство будет аналогичным:
D=ρ1ρ2=m1m2.
Мы можем вычислить относительную плотность газа по отношению к водороду или воздуху. поскольку знаем их молярные массы. Они равны μvozd=29·10-3 кгмоль и μH2=2·10-3 кгмоль соответственно.
Наиболее употребительная область применения закона Авогадро – химия. С его помощью возможно определение состава соединений разных газов, а также вычисление их относительной атомной и молекулярной массы.
Условие: у нас есть 0,5 моля хлора, которые при нормальных условиях будут занимать некоторый объем. Вычислите, чему именно он будет равен. Какой объем будут занимать 140 гр того же вещества в равных условиях?
Решение
Закон Авогадро гласит, что в нормальных условиях 1 моль любого газа займет объем, равный Vμ=22,4·10-3 м3моль. Зная это, мы можем легко решить данную задачу.
VCl2=ν·Vμ.
Возьмем единицы данных в СИ и вычислим:
VCl2=0,5·22,4·10-3=11,2·10-3 (м3).
Чтобы решить вторую часть задачи, воспользуемся таблицей Менделеева и возьмем из нее молярную массу хлора. Она равна μCl2=70·10-3 кгмоль.
Также нам потребуется формула для количества вещества:
Подставим нужные значения и проведем вычисление:
VCl2=mMVм.
При m=140 гр=140·10-3 кг получим:
VCl2=140·10-370·10-3·22,4·10-3=44,8·10-3 (м3).
Ответ: 0,5 молей хлора займут объем, равный 11,2 л, а 140 г хлора – 44,8 л.
Условие: поскольку мы знаем, что μH2=2 гмоль, молярная масса искомого вещества может быть вычислена по следующей формуле:
D=m1m2=μμH2→μx=23·2=46 (гмоль).
Решение
Составим пропорцию и из нее найдем массу углерода:
CO2 | C |
1 моль | 1 моль |
26,4 гр | x |
44 гр | 12 гр |
mC=x=26,4·1244=7,2 (г).
По закону сохранения массы мы можем точно так же вычислить массу водорода: mH=16,2·218=1,8 (г) и кислорода: mO=13,8-7,2-1,8=4,8 (г).
Теперь вычислим, сколько именно молей было в исходном веществе:
νС=7,212=0,6 (моль).
νH=1,81=1,8 (моль).
νO=4,816=0,3 (моль).
Зная закон отношений, можем записать следующее:
νC: νH: νO=0,6:1,8:0,3.
Нам осталось взять числа последнего соотношения и разделить их на 0,3. Получим:
2:6:1.
Отсюда можно вывести простейшую формулу C2H6O.
μC2H6O=24+6+16=46 (гмоль).
Ранее по формуле мы получили молярную массу, равную 46. Поскольку истинная и простейшая формулы вещества совпадают, значит, задача решена.
Ответ: искомое вещество имеет формулу С2H6O.
Сохранить статью удобным способом