Одно  из следствий объединенного газового закона: в равных объемах различных газов при одинаковой температуре и давлении содержится одинаковое число молекул. Это закон Авогадро. 

Из закона Авогадро в свою очередь вытекает также важное следствие: массы двух одинаковых объемов различных газов (естественно, при одинаковых давлении и температуре) относятся как их молекулярные массы: 

m1/m2 = M1/M2 (m1 и m2 - массы двух газов); 

M1IM2 представляет  собой относительную плотность. 

Закон Авогадро применим только к идеальным  газам. При нормальных условиях трудно сжимаемые газы (водород, гелий, азот, неон, аргон) можно считать идеальными. У оксида углерода (IV), аммиака, оксида серы (IV) отклонения от идеальности наблюдаются уже при нормальных условиях и возрастают с ростом давления и понижением температуры.

3.Следствия из закона Авогадро

 

1. Одно и  то же число молекул различных  газов при одинаковых условиях занимает одинаковые объемы.
2. При н.у. 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л.
3. Отношение массы определённого объёма одного газа к массе такого же объёма другого газа, взятого при тех же условиях, называется плотностью первого газа по второму

 

4.Задачи на закон Авогадро

 

Задача 1

При 25 °С и давлении 99,3 кПа (745 мм рт. ст.) некоторый  газ занимает объем 152 см3. Найдите, какой  объем займет этот же газ при 0 °С и давлении 101,33 кПа?  

Решение

Подставляя данные задачи в уравнение (*) получим:

Vо = PVТо / ТРо  = 99,3*152*273 / 101,33*298 = 136,5 см3.  

Задача 2

Выразите в  граммах массу одной молекулы СО2.  

Решение

Молекулярная  масса СО2 равна 44,0 а.е.м. Следовательно, мольная масса СО2 равна 44,0 г/моль. В 1 моле СО2 содержится 6,02*1023 молекул. Отсюда находим массу одной молекулы: m = 44,0 / 6,02-1023 = 7,31*10-23 г.  

Задача 3

Определите объем, который займет азот массой 5,25 г  при 26 °С и давлении 98,9 кПа (742 мм рт. ст.).  

Решение

Определяем количество N2, содержащееся в 5,25 г: 5,25 / 28 = 0,1875 моль,

V, = 0,1875*22,4 = 4,20 дм3. Затем приводим полученный  объем к указанным в задаче  условиям: V = РоVоТ / РТо = 101,3*4,20*299 / 98,9*273 = 4,71 дм3. 

Задача 4

 Монооксид  углерода ("угарный газ") - опасный  загрязнитель атмосферы. Он снижает  способность гемоглобина крови  к переносу кислорода, вызывает  болезни сердечно-сосудистой системы,  снижает активность работы мозга.  Из-за неполного сжигания природного топлива ежегодно на Земле образуется 500 млн. т CO. Определите, какой объем (при н.у.) займет угарный газ, образующийся на Земле по этой причине.  

Решение

 Запишем условие  задачи в формульном виде:

m(CO) = 500 млн. т  = 5 . 1014 г 

M(CO) = 28 г/моль

VM = 22,4 л/моль (н.у.)

V (CO) = ? (н.у.)

В решении  задачи используются уравнения, связывающие  между собой количество вещества, массу и молярную массу:

m(CO) / M(CO) = n(CO),

а также количество газообразного вещества, его объем  и молярный объем:

V (CO) / VM = n(CO)

Следовательно: m(CO) / M(CO) = V (CO) / VM, отсюда:

V(CO) = {VM . m(CO)} / M(CO) = {22,4 . 5 . 1014} / 28

[{л/моль} . г / {г/моль}] = 4 . 1014 л = 4 . 1011 м3 = 400 км3  
 

Задача 5

 Рассчитайте  объем, который занимает (при н.у.) порция газа, необходимого для дыхания, если в этой порции содержится 2,69 . 1022 молекул этого газа. Какой это газ?  

Решение.

 Газ,  необходимый для дыхания - это,  конечно, кислород. Чтобы решить  задачу, сначала запишем ее условие  в формульном виде:

N(O2) = 2,69 . 1022 (молекул)

VM = 22,4 л/моль (н.у.)

NA = 6,02 . 1023 моль--1

V(O2) = ? (н.у.)

В решении  задачи используются уравнения, связывающие  между собой число частиц N(O2) в  данной порции вещества n(O2) и число  Авогадро NA:

n(O2) = N(O2) / NA,

а также количество, объем и молярный объем газообразного вещества (н.у.):

n(O2) = V(O2) / VM

Отсюда: V(O2) = VM . n(O2) = {VM . N(O2)} / NA = {22,4 . 2,69 . 1022} : {6,02 . 1023} [{л/моль} : моль--1] = 1,0 л 

Ответ. Порция кислорода, в которой содержится указанное в условии число молекул, занимает при н.у. объем 1 л. 

Задача 6

 Углекислый  газ объемом 1 л при нормальных  условиях имеет массу 1,977 г.  Какой реальный объем занимает моль этого газа (при н. у.)? Ответ поясните.  

Решение

 Молярная  масса М (CO2) = 44 г/моль, тогда объем моля 44/1,977 = 22,12 (л). Эта величина  меньше принятой для идеальных газов (22,4 л). Уменьшение объема связано с возрастанием взаимо действия между молекулами СО2, т. е. отклонением от идеальности.  

Задача 7

 Газообразный  хлор массой 0,01 г, находящийся в запаянной ампуле объемом 10 см3, нагревают от 0 до 273oС. Чему равно начальное давление хлора при 0oС и при 273oС? 

Решение

 Мr(Сl2) =70,9; отсюда 0,01 г хлора соответствует  1,4  10-4 моль. Объем ампулы равен  0,01 л. Используя уравнение Менделеева-Клапейрона pV=vRT, находим начальное давление хлора (p1) при 0oС:

аналогично находим  давление хлора (р2) при 273oС: р2 = 0,62 атм. 

Задача 8

Чему  равен объем, который занимают 10 г оксида углерода (II) при температуре 15oС и давлении 790 мм рт. ст.?

Решение

Задача 8

Рудничный газ  или метан СН_4, - настоящее бедствие для шахтёров. Его взрывы в шахтах приводят  к большим разрушениям и гибели людей. Г.Дэви изобрёл безопасную шахтёрскую лампу. В ней пламя было окружено медной сеткой и не вырывалось за её пределы, поэтому метан не нагревался до температуры воспламенения. Победу над рудничным газом считают гражданским подвигом Г.Дэви.  
Если количество вещества метана при н.у. равно 23,88 моль, то каков объём этого газа ,вычисленный в литрах?

Решение

      V=ν_*V_m

V = 23,88 моль *22,4 л/моль = 534,91 л 

Задача 9

Запах сернистого газа  SO₂ знает каждый, кто хоть раз зажигал спичку. Этот газ хорошо растворяется в воде: в 1л воды можно растворить 42 л сернистого газа. Определите массу сернистого газа, которую можно растворить в 10 литрах воды. 

Решение

ν = V/V_m   V=ν_*V_m   m = ν_* М

42 л SO₂ растворяется в 1 л воды

 х л   SO₂   -     в 10 л воды

х = 42* 10/1 = 420 л 

ν = 420л/ 22,4 л/моль = 18,75 моль

m = 18,75 моль _*  64 г/моль = 1200 г  

Задача 10

За час взрослый человек  выдыхает примерно 40 г углекислого газа. Определите объём (н.у.) данной массы этого газа.

 
Решение 

m = ν_* М   ν = m/M   V=ν_*V_m

ν(СО₂)  = 40 г / 44 г/моль = 0,91 моль

V(CO₂) =0,91 моль _* 22,4 л/моль = 20,38 л

 

Заключение

     Заслуги Авогадро как одного из основоположников молекулярной теории получили с тех пор всеобщее признание. Логика Авогадро оказалась безупречной, что подтвердил позже Дж.Максвелл расчетами на основе кинетической теории газов; затем были получены и экспериментальные подтверждения (например, основанные на исследовании броуновского движения), а также найдено, сколько частиц содержится в моле каждого газа. Эту константу – 6,022•1023 – назвали числом Авогадро, увековечив имя проницательного исследователя.

 

Список  литературы

 

1. Буцкус П.Ф. Книга для чтения по органической химии. Пособие для учащихся 10 классов/ сост. Буцкус П.Ф. – 2-е. изд., переработанное. –М.:Просвещение,1985.
2. Быков Г.В. Амедео Авогадро: Очерк жизни и деятельности. М.: Наука, 1983
3. Глинка Н.Л. Общая химия. Уч. пособие для вузов. – Л.: Химия, 1983.
4. Крицман В.А. Роберт Бойль, Джон Дальтон, Амедео Авогадро. Создатели молекулярного учения в химии. М., 1976
5. Кузнецов В.И. Общая химия. Тенденции развития. – М.: Высшая школа.
6. Макаров К. А. Химия и здоровье. Просвещение,1985.
7. Марио Льюцци. История физики. М., 1970
8. Поллер З. Химия на пути в третье тысячелетие. Перевод с немецкого/ перевод и предисловие Васиной Н.А. – М.: Мир, 1982.