Основні поняття та закони хімії

Основні поняття та визначення Моль — кількість речовини, яка містить 6,02· 10²³ структурних одиниць (молекул, атомів, іонів, електронів і т.і.).

Молярна маса — маса одного моль речовини (кг/моль, г/моль) н=, н=,.

де н — кількість речовини, моль;

m — маса речовини, г;

M — молярна маса, г/моль;

V — об'єм газу, л;

V_М — молярний об'єм газу, л/моль.

Еквівалент — реальна або умовна частинка, яка може заміщувати, приєднувати, звільняти чи якимось іншим чином відповідати одному іону водню Н⁺ в обмінних реакціях або одному електрону в окисно-відновних реакціях.

Молярні маси еквівалентів елементів та складних речовин Закон еквівалентів — маси реагуючих речовин відносяться між собою як молярні маси їхніх еквівалентів:

або.

Закон Авогадро — рівні об'єми різних газів за однакових умов (температура та тиск) містять однакову кількість молекул.

Перший наслідок із закону Авогадро — один моль будь-якого ідеального газу (не враховуються міжмолекулярні взаємодії та розміри часточок) за певних умов (Р, Т) займає однаковий об'єм. За нормальних умов 1 моль будь-якого газу займає об'єм 22,4 л.

Другий наслідок із закону Авогадро — відношення мас рівних об'ємів різних газів за однакових температур дорівнює відношенню їхніх молярних мас:

або ,.

де — маса газу, г;

М — молярна маса газу, г/моль;

— відносна густина одного газу за другим.

Число Авогадро (N_А) — число структурних частинок, що містить у собі 1 моль речовини. = 6,02· 10²³ моль^-1.

Закон Гей-Люссака — за сталого тиску об'єм даної маси газу змінюється прямо пропорційно температурі:

.

де V — об'єм газу;

T — температура.

При постійному об'ємі:

де Р — тиск газу.

Закон Бойля-Маріотта — за сталої температури об'єм даної маси газу змінюється обернено пропорційно тиску:

де Vоб'єм газу;

Pтиск.

Об'єднаний закон Бойля-Маріотта і Гей-Люссака де V — об'єм газу;

T — температура.

Рівняння Менделєєва-Клапейрона.

або ,.

де v — кількість речовини газу;

m — маса газу;

V — об'єм газу;

M — молярна маса газу;

Р — тиск газу;

R — універсальна газова стала.

Закон парціального тиску газів (закон Дальтона) — загальний тиск газової суміші дорівнює сумі парціальних тисків окремих газів, що утворюють суміш:

= Р₁+Р₂+Р₃ …,.

де Р_і — парціальний тиск і - того газу.

Парціальний тиск — це та частина загального тиску, яка припадає на долю даного газу.

Приклади виконання завдань Приклад 1. З 4 г металу утворилось 6,632 г оксиду. Знайти молярну масу еквівалента металу.

Розв’язання. У 6,632 г оксиду міститься 4 г металу, а решта — кисень, маса якого становить.

(г).

Згідно з законом еквівалентів маємо:

.

Звідки знаходимо:

.

(г/моль),.

(г/моль).

Приклад 2. Знайти, в якій кількості NaOH міститься стільки ж моль еквівалентів, скільки в 147 г .

Розв’язання.

(г/моль).

Кількість моль еквівалентів н сірчаної кислоти в 147 г дорівнює:

н (моль екв).

Оскільки.

(г/моль), то маса 3 моль еквівалентів NaOH дорівнює:

.

(г).

Приклад 3. Визначити тиск 3 л газу при деякій температурі, якщо за тієї самої температури тиск 5 л цього газу становить 60,8· 10³ Па.

Розв’язання. Згідно з законом Бойля-Маріотта при сталій температурі об'єм даної кількості газу обернено пропорційний тиску, під яким він знаходиться, тобто.

.

Звідси.

Па.

Приклад 4. Визначити загальний тиск газів у посудині об'ємом 25 л, якщо в неї помістити 0,010 м³ етилену під тиском 60 435 Па і 0,020 м³ метану під тиском 85 670 Па.

Розв’язання. Згідно з законом Бойля-Маріотта визначаємо парціальні тиски кожного з газів у посудині об'ємом 0,025 м³:

(Па).

(Па).

Загальний тиск газової суміші дорівнює сумі парціальних тисків газів (закон Дальтона):

Р_заг=24 174+68536=92 710 (Па).

Приклад 5. Який об'єм за нормальних умов займе кисень масою 8 г?

Розв’язання. Молярна маса кисню 32 г/моль. Знаходимо об'єм кисню, користуючись наслідком із закону Авогадро:

• 32 г О₂ займає об'єм 22,4 л
• 8 г х л
• (л).

Приклад 6. Знайти масу 50 л азоту (н.у.).

Розв’язання. Молярна маса азоту = 28 г/моль. Користуючись наслідком із закону Авогадро, складаємо пропорцію:

28 г N₂ займають об'єм 22,4 л х г N₂ 50 л.

(г).

Приклад 7. Визначити в грамах масу молекули .

Розв’язання. Молярна маса г/моль.

1 моль містить в собі 6,02· 10²³ молекул .

Отже маса молекули дорівнює:

(г).

Приклад 8. Маса газу при 13⁰С і тиску 1,04· 10⁵ Па дорівнює 828 г. Визначити молярну масу газу.

Розв’язання. Молярну масу газу можна визначити, користуючись рівнянням Менделєєва-Клапейрона:

Значення універсальної газової сталої обираємо у відповідності до одиниць вимірювання. Якщо тиск виміряється в Па, а об'єм у м³, то Дж/моль· К. Молярна маса газу дорівнює:

(г/моль).

Приклад 9. Яка маса оксиду кальцію потрібна для утворення 49 г гідроксиду кальцію?

Розв’язання. Задача розв’язується на підставі рівняння хімічної реакції.

.

Оскільки 1 моль оксиду кальцію утворює 1 моль гідроксиду кальцію, то враховуючи молярні маси цих речовин г/моль, г/моль, можна скласти пропорцію:

56 г 74 г г.

х г 49 г.

Звідси: (г).

Отже, для одержання гідроксиду кальцію масою 49 г необхідно взяти 37,08 г оксиду кальцію.