Расчет по химическим уравнениям объемных отношений (2 видео)

Расчеты объемных отношений газов при химической реакции. Тепловой эффект

Содержание

Расчет объемных cоотношений газов при химических реакциях
Расчет теплового эффекта реакции
Расчет по химическим уравнениям объемных отношений
РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ на Расчёты объёмных отношений газов
Задачи с ответами на Расчёты объёмных отношений газов
4.3.2. Расчеты объемных отношений газов при химических реакциях.
Закон Авогадро:
Пример 1
Решение:
Пример 2
Решение:
Пример 3
Решение:
📽️ Видео

Расчет объемных cоотношений газов при химических реакциях

Прежде чем приступить к решению задач по данной теме, нужно вспомнить теоретический материал.

Одинаковые объемы различных газов при одинаковых условиях содержат одинаковое число молекул.

Следствие из закона Авогадро

При одинаковых условиях $1$ моль любого газа занимает одинаковый объем.

Объем газа количеством $1$ моль, измеренный при н. у., называют молярным объемом и обозначают $V_m$.

Следовательно: $n=/$, где $V$ — объем газа, $n$ — количество газа.

Молярный объем — это физическая величина, равная отношению объема вещества к количеству вещества.

На основании закона Авогадро можно определять молекулярные массы газообразных веществ по их плотности. Относительную плотность газа обозначают буквой $D$ (безразмерная величина).

Отношение массы определенного объема одного газа к массе такого же объема другого газа (при одинаковых условиях) называется плотностью первого газа по второму.

$D(H_2)=/=/$, где $n$ — число молекул в данном объеме, $M$ — молярная масса газа, число $2$ — молярная масса водорода, $D(H_2)$ — плотность по водороду.

Плотность по воздуху $D(text»возд.»)=/$, где $M(text»возд.»)=29$г/моль.

Закон объемных соотношений

При одинаковых условиях объемы газов, вступающих в реакцию, относятся друг к другу, а также к объемам газообразных продуктов как небольшие целые числа.

Коэффициенты в уравнениях реакций показывают числа объемов реагирующих и образовавшихся газообразных веществ.

Например: $2$ объема водорода и $1$ объем кислорода дают $2$ объема водяного пара:

Молярный объем газообразных веществ выражается в л/моль: $V_m=22.4$ л/моль.

В расчетах следует учитывать, что объем:

одного миллимоля (мМ) — $22.4 мл$;
одного киломоля (кМ) — $22.4 м^3$;
одного мегамоля (ММ) — $22 400 м^3$.

Задача 1. Найдите массу $33.6 м^3$ аммиака $NH_3$ при н. у.

Задача 2. Найдите массу и объем (н.у.), которые имеют $18·10^$ молекул сероводорода $H_2S$. При решении задачи обратим внимание на число молекул $18·10^$. Так как $10^$ в $1000$ раз меньше $10^$, расчеты следует вести с использованием ммоль, мл/моль и мг/моль.

Ответ: $m(H_2S)=102$мг; $V(H_2S)=67.2$мл

Задача 3. Вычислите плотность и относительные плотности оксида углерода (IV) по водороду и воздуху.

Ответ: $ρ(CO_2)=1.96$г/л, $D(H_2)=22, D(возд.)=1.52$

Задача 4. Вычислите объем кислорода для сжигания $5м^3$ метана ($CH_4$).

Решение. Отношение объемов реагирующих газов позволяет произвести расчеты, не вычисляя относительных молекулярных масс.

Ответ: для сжигания $5м^3$ метана требуется $10м^3$ кислорода.

Расчет теплового эффекта реакции

Реакции, протекающие с выделением теплоты, называются экзотермическими.

Если перед числом, выражающим теплоту реакции, стоит знак «+», значит, энергия выделяется.

Реакции, протекающие с поглощением теплоты, называются эндотермическими.

Если перед числом, выражающим теплоту реакции, стоит знак «-«, значит, энергия поглощается.

Теплоту реакции записывают обычно в конце уравнения, ее еще называют тепловым эффектом химической реакции и обозначают буквой $Q$ (Дж, кДж).

Химические уравнения, в которых указывается тепловой эффект, называются термохимическими.

$2H_2+O_2=2H_2O$ — эндотермическая реакция.

$S+O_2=SO_2+297$ кДж — экзотермическая реакция.

Для термохимического уравнения:

существует прямо пропорциональная зависимость между количеством исходного вещества $A-nA$ и количеством выделившейся или поглощенной теплоты $Q_1$:

Задача 1. Вычислите по термохимическому уравнению количество теплоты, выделившейся при сгорании $1$ кг угля: $C+O_2=CO_2+402.24$ кДж.

Данное термохимическое уравнение показывает, что при сгорании $1$ моль угля ($12$г) выделилось $402.24$ кДж. Можно составить пропорцию:

$12$г угля — $402.24$ кДж

$1000$г угля — $Q_1$

Ответ: $33 520$ кДж выделяется при сгорании $1$ кг угля.

Задача 2. При взаимодействии алюминия массой $9$ г с кислородом выделилось $274.44$ кДж теплоты. Составьте термохимическое уравнение реакции.

1. Определяем количество вещества алюминия, взятого для реакции:

2. Составляем уравнение реакции горения алюминия:

4. Термохимическое уравнение реакции имеет следующий вид:

Видео:Расчеты по уравнениям химических реакций. 1 часть. 8 класс.Скачать

Расчет по химическим уравнениям объемных отношений

Элемент ЕГЭ: 4.3.3. Расчёты объёмных отношений газов при химических реакциях.

Расчёты объёмных отношений газов при химических реакциях основаны на законе Гей-Люссака (химический закон объёмных отношений). В англоязычной литературе закон Гей-Люссака обычно называют законом Шарля.

Закон Гей-Люссака — закон пропорциональной зависимости объёма газа от абсолютной температуры при постоянном давлении (то есть в изобарном процессе), названный в честь французского физика и химика Жозефа Луи Гей-Люссака. Математически закон выражается следующим образом: V ∼ T или V/T = const, P = const, где V — объём газа, T — температура, P — давление.

Если известно состояние газа при неизменном давлении и двух разных температурах, закон может быть записан в следующей форме: V₁ : T₁ = V₂ : T₂ или V₁T₂ = V₂T₁.

В результате химических реакций атомы не исчезают и не возникают, а происходит их перегруппировка. Число атомов (в отличие от молекул) до реакции и после ее протекания остается неизменным. Это учитывается с помощью стехиометрических коэффициентов в уравнениях химических реакций.

Коэффициенты в уравнениях реакций показывают числа объемов реагирующих и образовавшихся газообразных веществ. Например: 2 объема водорода и 1 объем кислорода дают 2 объема водяного пара:
2H₂ + O₂ = 2H₂O.
В реакции, уравнение которой 3Н₂ + N₂ = 2NH₃, объемы реагирующих азота и водорода и объем образовавшегося аммиака связаны следующим соотношением:
V(Н₂) : V(N₂) : V(NH₃) = 3 : 2 : 1
Однако эти соотношения выполняются только между веществами, участвующими в одной и той же химической реакции. Если реагент участвует в двух параллельных реакциях, то его количества веществ в этих реакциях никак не связаны друг с другом и могут находиться в любых соотношениях.

Следствие из закона Авогадро . При одинаковых условиях 1 моль любого газа занимает одинаковый объем. Объем газа количеством 1 моль, измеренный при н. у., называют молярным объемом и обозначают V_m. Следовательно: n = V : V_m, где V — объем газа, n — количество газа. Молярный объем газообразных веществ выражается в л/моль: V_m = 22,4 л/моль.

Обозначения: V – объем; Р – давление; Т – температура; n – количество вещества; m – масса вещества; М – молярная масса вещества; R – универсальная газовая постоянная.
R = 8,314 Дж/(К•моль) = 0,08205 л•атм/(К•моль).
Нормальные условия: 0 °С и 1,013 • 10 5 Па.
Нормальное давление: 1,013 • 10 5 Па = 1 атм = 760 мм рт. ст.

РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
на Расчёты объёмных отношений газов

Задача № 1. Какой объём аммиака получится, если в реакцию синтеза вступает азот объёмом 10 м 3 (объёмы всех газов измерялись при одинаковых условиях)?

Правильный ОТВЕТ: V(NH₃) = 20 м 3 .

Задача № 2. Найдите массу 33,6 м 3 аммиака NH₃ при н. у.

Правильный ОТВЕТ: m(NH₃) = 25,5 кг.

Задача № 3. Как изменится объем определенного количества газа при увеличений давления от 1,013 • 10 5 Па до 2,026 • 10 5 Па (температура при этом остается постоянной)?

Правильный ОТВЕТ: уменьшится в 2 раза.

Задача № 4. Как изменится объем определенного количества газа при нагревании от 20 до 40 °С при постоянном давлении?

Правильный ОТВЕТ: увеличится в 1,07 раз.

Задача № 5. Образец газа при 0 °С и давлении 1,013 • 10 5 Па занимает объем 22,4 л. Какой объем он будет занимать: а) при 25 °С и 1,52 • 10 5 Па ; б) 50 °С и 2,53 • 10 5 Па; в) 100 °С и 1,013 • 106 Па ?

Правильный ОТВЕТ: а) 16,3 л; б) 10,6 л; в) 3,06 л.

Задача № 6. Водяной пар при 100 °С и давлении 1,013 • 10 5 Па занимает объем 200 см 3 . Приведите его объем к нормальным условиям.

Правильный ОТВЕТ: 146 см 3

Задачи с ответами
на Расчёты объёмных отношений газов

Задача № 7. При взаимодействии серы с водой при температуре > 400 °С образовалось 2 л сероводорода. Определите объем (л) второго продукта реакции. (Записывайте ответ с точностью до десятых.)
Правильный ОТВЕТ: 1,0 л.

Задача № 8. При сжигании сероводорода истрачено 6 л кислорода. Определите объем (л) образовавшегося диоксида серы.
Правильный ОТВЕТ: 4,0 л.

Задача № 9. Рассчитайте объем (л) кислорода, необходимого для окисления 4 л аммиака до азота (при сжигании).
Правильный ОТВЕТ: 3,0 л.

Задача № 10. Рассчитайте объем (л) порции аммиака, полученной взаимодействием 10,08 л водорода с избытком азота.
Правильный ОТВЕТ: 6,72 л.

(с) В учебных целях использованы цитаты из пособий: «Химия / Н. Э. Варавва, О. В. Мешкова. — Москва, Эксмо (ЕГЭ. Экспресс-подготовка)» и «Химия : Новый полный справочник для подготовки к ЕГЭ / Е.В. Савинкина. — Москва, Издательство АСТ».

Вы смотрели Справочник по химии «Расчёты объёмных отношений газов при химических реакциях». Выберите дальнейшее действие:

Видео:Объемные отношения газов при химических реакциях. 8 класс.Скачать

4.3.2. Расчеты объемных отношений газов при химических реакциях.

Видео:Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Закон Авогадро:

Равные объемы любых газов в одних и тех же условиях содержат одинаковое число молекул.

Следствием из этого закона является то, что объемы газов, вступающих в химическую реакцию, а также образующихся в результате нее, относятся друг к другу так же, как коэффициенты перед этими же веществами в уравнении реакции.

Так, например, если мы рассмотрим реакцию:

то окажется, что объемы азота и водорода, вступающих в реакцию, а также объем аммиака, образующийся в результате нее, всегда относятся друг другу как соответствующие коэффициенты в уравнении:

Пример 1

В результате обжига пирита в кислороде было получено 20 литров газообразного продукта. Каков объем потребовавшегося для этого кислорода?

Решение:

В задачах на объемные отношения газов нередко возникает ошибка в написании уравнения реакции, в частности, в расстановке коэффициентов. Записываем уравнение взаимодействия пирита с кислородом:

Как уже было сказано, объемы газов, вступающих в химическую реакцию, а также образующихся в результате нее, относятся друг к другу так же, как коэффициенты перед этими же веществами в уравнении реакции. Поэтому мы можем записать:

Пример 2

Какой объем водорода теоретически должен понадобиться для синтеза 50 л аммиака, если объемы газов измерены при одинаковых условиях?

Решение:

Запишем уравнение реакции:

Так как условия одинаковы, то объем водорода, вступившего в реакцию, относится к объему образовавшегося аммиака так же, как соответствующие коэффициенты в уравнении: