Calcularea raporturilor volumetrice ale gazelor în reacțiile chimice
Înainte de a începe rezolvarea problemelor pe această temă, trebuie să vă amintiți materialul teoretic.
Aceleași volume de gaze diferite în condiții identice conțin același număr de molecule.
O consecință a legii lui Avogadro
În condiții identice, $ 1 $ mol din orice gaz ocupă același volum.
Volumul unui gaz cu o valoare de $ 1 $ mol, măsurat la n. y. se numesc volumul molar și denotă $ V_m $.
De aici: $ n = / $, unde $ V $ este volumul gazului, $ n $ este cantitatea de gaz.
Prin urmare, $ V = V_m · n $ și $ V_m = / $.
Volumul molar este o cantitate fizică egală cu raportul dintre volumul unei substanțe și cantitatea unei substanțe.
Pe baza legii Avogadro, masele moleculare de substanțe gazoase pot fi determinate din densitatea lor. Densitatea relativă a gazului este notată cu litera $ D $ (cantitate fără dimensiuni).
Raportul dintre masa unui anumit volum dintr-un gaz și masa aceluiași volum dintr-un alt gaz (în condiții identice) se numește densitatea primului gaz în al doilea.
$ D (H_2) = / = / $, unde $ n $ - numărul de molecule într-un volum dat, $ M $ - masa molară a gazului, numărul de $ 2 $ - masa molară de hidrogen, $ D (H_2) $ - Densitatea hidrogenului.
densitatea aerului $ D (\ text "Sports".) = / $ unde $ M (\ text "Sport".) = $ 29 g / mol.
Legea relațiilor de volum
În aceleași condiții, volumele de gaze care intră în reacție sunt legate între ele și, de asemenea, volumele de produse gazoase ca numere întregi mici.
Coeficienții din ecuațiile de reacție indică numărul de volume de substanțe gazoase care reacționează și formează.
De exemplu: volumul de hidrogen de 2 $ și volumul de oxigen de $ 1 $ dau un volum de vapori de apă de 2 $:
Volumul molar al substanțelor gazoase este exprimat în l / mol: $ Vm = 22,4 $ l / mol.
Calculele trebuie să țină seama de faptul că volumul:
- un milimol (mM) - 22,4 ml $;
- un kilometru (kM) - $ 22,4 m ^ 3 $;
- un megamol (MM) - 22.400 $ m ^ 3 $.
Problema 1. Găsiți masa de 33,6 m ^ 3 $ amoniac $ NH_3 $ la n. y.
Problema 2. Găsiți masa și volumul (nu) care au molecule de sulfhidrat de $ 18 · 10 ^ $ $ H_2S $. La rezolvarea problemei, acordăm atenție numărului de molecule de $ 18 · 10 ^ $. Din moment ce $ 10 ^ $ în $ 1000 $ ori este mai mic de $ 10 ^ $, calculele trebuie efectuate cu ajutorul mmol, ml / mol și mg / mol.
Soluția. Raportul volumelor de gaze de reacție face posibilă efectuarea de calcule fără calcularea greutăților moleculare relative.
Răspuns: $ 10m ^ 3 $ oxigen este necesar pentru a arde $ 5m ^ 3 $ metan.
Calcularea efectului termic al reacției
Reacțiile care au loc cu eliberarea căldurii sunt numite exoterme.
Dacă semnul "+" se află înaintea numărului care exprimă căldura de reacție, atunci energia este alocată.
Reacțiile care au loc cu absorbția căldurii sunt denumite endoterme.
Dacă semnul "-" se află înaintea numărului care exprimă căldura de reacție, energia este absorbită.
Căldura de reacție este de obicei scrisă la sfârșitul ecuației, se numește și efectul termic al reacției chimice și este notată cu litera $ Q $ (J, kJ).
Ecuațiile chimice, în care este indicat efectul termic, se numesc termochimice.
$ 2H_2 + O_2 = 2H_2O $ - reacție endotermică.
$ S + O_2 = SO_2 + 297 $ kJ este o reacție exotermă.
Pentru o ecuație termochimică:
există o relație direct proporțională între cantitatea de substanță inițială $ A-nA $ și cantitatea de căldură eliberată sau absorbită $ Q_1 $:
Problema 1. Se calculează ecuația termochimic pentru cantitatea de căldură eliberată prin ardere $ $ 1 kg de cărbune: $ C + O_2 = CO_2 + 402.24 $ kJ.
Această ecuație termochimică arată că $ 402.24 $ kJ au fost eliberate în timpul arderii de $ 1 $ mole de cărbune ($ 12 $ g). Puteți face o proporție:
$ 12 $ g de cărbune - $ 402,24 $ kJ
$ 1000 $ g de cărbune - $ Q_1 $
Răspuns: $ 33,520 $ kJ este eliberat atunci când sunt arse 1 kg de cărbune.
Problema 2. În interacțiunea aluminiului cu o masă de $ 9 $ g cu oxigen, au fost eliberate 274,44 $ kJ de căldură. Realizați ecuația termochimică a reacției.
1. Determinați cantitatea de substanță din aluminiu luată pentru reacție:
2. Formăm ecuația reacției de combustie a aluminiului:
3. Se aplică $ formula / = / $ pentru a găsi ecuația reacției și cantitatea de căldură eliberată atunci când a intrat $ reacționate 4 $ mol de aluminiu:
4. Ecuația termochimică a reacției este după cum urmează: