1.3.4. Закон Авогадро. Следствия из закона Авогадро
Для объяснения простых соотношений между объемами регулирующих газов итальянский ученый А.Авогадро высказал гипотезу, которая впоследствии была подтверждена опытными данными, а потому стала называться законом Авогадро: в равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул.
Из закона Авогадро вытекают следующие следствия:
а) одинаковое число молекул газообразного вещества при одинаковых условиях занимает равные объемы;
б) 1 моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем (так как в 1 моле любого вещества всегда содержится 6,02·10 23молекул);
в) при нормальных условиях, т.е. температуре 273 К (00С) и давлении 101325 Па (760 мм рт.ст.) 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л.
Этот объем (22,4 л при н.у.) называется молярным объемом газа и обозначается Vm.
На основании закона Авогадро определяют молярные массы газообразных веществ.
Чем больше масса молекулы газа, тем больше масса одного и того же объема газа. Отношение масс равных объемов газов, в соответствии со следствиями из закона Авогадро, равно отношению их молярных масс:
m 1:m 2 = M 1: M 2 , (10)
где m1 – масса определенного объема первого газа;
m2 – масса такого же объема второго газа;
M1 и M2– молярные массы первого и второго газов.
Отношение массы определенного объема одного газа к массе такого же объема другого газа (взятого при тех же условиях) называется плотностью первого газа ко второму (обозначается буквой D):
,
(11)
отсюда
M1= M2 D. (12)
Обычно плотность газа определяют по отношению к самому легкому газу – водороду (обозначается DН2). Молярная масса водорода равна 2,016 г/моль, или приближенно 2 г/моль. Поэтому получаем:
M = 2DН2 (13)
Часто плотность газа определяется по отношению к воздуху (Dв). Хотя воздух является смесью газов, все же можно говорить о его средней молекулярной массе (так как состав воздуха известен и постоянен). Она равна 29 г/моль. В этом случае молярная масса изучаемого газа определяется выражение:
M = 29D в (14)
1.4. Решение типовых задач
1.4.1. Моль. Молярная масса
Задача 1. Сколько молей карбоната кальция содержится в 40 г CaCO3?
Решение. Относительная молекулярная масса CaCO3 Mr(CaCO3) = 40 + 12 + 3·16 = 100, т.е. молярная масса карбоната кальция составляет 100 г/моль. Следовательно, в 40 г содержится
моль
СаСО3.
Задача 2. Определите массу 15 моль нитрата калия.
Решение. Молярная масса нитрата калия равна 101 г/моль. Следовательно, масса 15 моль КNO3 составит
15 моль · 101 г/моль = 1515 г.
Задача 3. Сколько молекул содержится в 6,8 г сероводорода? Вычислите массу одной молекулы H2S.
Решение. Молярная масса H2S равна 34 г/моль. Определяем число моль сероводорода в 6,8 г:
Зная, что в 1 моль любого вещества содержится 6,02·1023 структурных единиц, находим число молекул в 0,2 моль сероводорода:
0,2·6,02·1023 = 1,204·1023 молекул.
Определяем массу одной молекулы сероводорода:
