Przejdź na stronę główną Interia.pl

Prawa gazowe

Prawa gazowe

1 mol dowolnego gazu w warunkach normalnych (ciśnienie 1013,25 hPa, temperatura 273 K tj. 0°C) zajmuje zawsze objętość 22,4 dm³.

V_mol = 22,4 dm³/mol V_mol - objętość molowa

Prawo Avogadra - w jednakowych objętościach różnych gazów, w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury, znajduje się taka sama liczba cząsteczek.

Prawo Gay - Lussaca (prawo stałych stosunków objętościowych) - objętości reagujących ze sobą substratów gazowych oraz powstających w reakcji gazowych produktów, odmierzone w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury, pozostają do siebie w stosunku niewielkich liczb całkowitych.

Zadanie 1

Oblicz, jaką objętość w warunkach normalnych zajmują:

a) 3 mole wodoru cząsteczkowego

b) 0,1 mola azotu cząsteczkowego

c) 1 kilomol tlenku węgla (II)

Rozwiązanie:

1 mol dowolnego gazu, a więc i wodoru cząsteczkowego (tzn. w postaci cząsteczki H2) w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm3, a zatem 3 mole gazu zajmują objętość 3 razy większą tj. 67,2 dm3.

Odp.: 3 mole wodoru cząsteczkowego zajmują w warunkach normalnych objętość równą 67,2 dm³.

Zapisujemy objętość 1 mola cząsteczki azotu N2 (w zadaniu mowa jest o azocie cząsteczkowym), tj. 22,4 dm3 i mnożymy przez 0,1 (działanie możemy wykonać od razu lub po ułożeniu proporcji).

Odp.: 0,1 mola azotu cząsteczkowego zajmuje objętość 2,24 dm³.

1 mol gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm3, a zatem objętość 1 kilomola będzie 1000 razy większa (przedrostek kilo- oznacza zawsze 1000, a zatem kilomol to 1000 moli).

Odp.: 1 kilomol tlenku węgla (II) w warunkach normalnych zajmuje objętość 22400 dm³.

Zadanie 2

Oblicz, jaką liczbę moli stanowi:

a) 5,6 dm³ tlenu cząsteczkowego w warunkach normalnych

b) 11,2 dm³ tlenku siarki (VI) w warunkach normalnych

c) 1 m³ metanu w warunkach normalnych

Rozwiązanie:

Ponieważ wiemy jaką objętość zajmuje 1 mol tlenu O2 w warunkach normalnych, to możemy również obliczyć, jaką część mola stanowi objętość 5,6 dm3. Widać, że jest ona 4 razy mniejsza od objętości molowej (objętości 1 mola), a zatem i ilość moli musi być 4 razy mniejsza. Obliczenia możemy wykonać od razu lub z proporcji, pamiętając, by przy jej układaniu umieszczać pod sobą wielkości mające te same jednostki (np. „mole pod molami”, „dm3 pod dm3”, „gramy pod gramami” itp.)

Odp.: 5,6 dm³ tlenu odmierzonego w warunkach normalnych stanowi 0,25 mola.

Skoro objętość 1 mola gazu w warunkach normalnych wynosi 22,4 dm3, to objętość 11,2 dm3 (2 razy mniejszą) zajmie pół mola tlenku siarki (VI).

Odp.: 11,2 dm³ tlenku siarki (VI) odmierzonego w warunkach normalnych stanowi 0,5 mola.

Ponieważ w zadaniu objętość podana jest w m3, a objętość molową wyrażamy w dm3, musimy zamienić m3 na dm3. Ponieważ 1 m ma 10 dm, to m3 ma 103 dm3 (wszystko podnosimy do trzeciej potęgi). Układamy i rozwiązujemy proporcję, w której objętość podajemy w dm3.

Odp.: 1 m³ metanu odmierzonego w warunkach normalnych stanowi ok. 44,6 mola.

Zadanie 3

Oblicz masę:

a) 224 dm³ wodoru w warunkach normalnych

b) 0,224 dm³ tlenu w warunkach normalnych

c) 1 cm³ chloru w warunkach normalnych

Rozwiązanie:

Ponieważ w zadaniu mamy obliczyć masę wodoru, potrzebna jest nam jego masa molowa, czyli masa 1 mola. Ponieważ w zadaniu nie jest podane, czy chodzi o wodór atomowy, czy cząsteczkowy, przyjmujemy, że chodzi o cząsteczkę dwuatomową (w takiej postaci wodór występuje w warunkach normalnych). Obliczamy jej masę molową. Dla gazów możemy wychodząc z definicji mola powiązać ze sobą 3 wielkości: 1 mol → masa molowa → objętość molowa. Wiedząc, że 1 mol wodoru waży 2 g i równocześnie 1 mol gazu zajmuje w warunkach normalnych objętość 22,4 dm3 możemy zapisać, że 2 g wodoru (1 mol) zajmują objętość 22,4 dm3 (objętość 1 mola). W takim razie objętość 10 razy większą (224 dm3) zajmuje 10-krotnie większa ilość wodoru, tj. 20 g.

Odp.: 224 dm³ wodoru odmierzonego w warunkach normalnych waży 20 g.

Masa 1 mola tlenu wynosi 32 g (obliczamy ją dla dwuatomowej cząsteczki) i zajmuje objętość 22,4 dm3 (objętość 1 mola w warunkach normalnych). Objętość gazu podana w zadaniu jest od objętości molowej 100 razy mniejsza, a zatem masa tego gazu musi być też 100 razy mniejsza od masy molowej.

Odp.: 0,224 dm³ tlenu odmierzonego w warunkach normalnych waży 0,32 g.

Ponieważ objętość gazu podana jest w cm3, musimy dokonać zamiany jednostek (wyrażamy objętość molową w cm3). Znając masę 1 mola chloru i objętość molową układamy proporcję, w której niewiadomą jest masa chloru (zapisujemy ją pod masą molową) zajmująca objętość 1 cm3 (piszemy pod objętością molową). Wyliczamy x z proporcji.

Odp.: 1 cm³ chloru odmierzonego w warunkach normalnych waży ok. 0,003 g.

Zadanie 4

Jaką objętość w warunkach normalnych zajmuje 12,04 · 10²³ cząsteczek tlenku siarki (IV)?

Rozwiązanie:

Wiemy, że 1 mol gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4 dm3, wiemy również, że w 1 molu znajduje się 6,02 · 1023 cząsteczek SO2. A zatem dwa razy większa ilość cząsteczek musi zajmować objętość dwa razy większą od objętości molowej, czyli 44,8 dm3.

Odp.: 12,04 · 10²³ cząsteczek tlenku siarki (IV) zajmuje w warunkach normalnych objętość 44,8 dm³.

Zadanie 5

Ile gramów tlenu znajduje się w 1,12 dm³ tlenku węgla (IV) odmierzonego w warunkach normalnych?

Rozwiązanie:

W 1 molu tlenku węgla (IV), który zajmuje objętość 22,4 dm3 znajdują się 2 mole atomów tlenu (CO2), których masa wynosi 32 g (2 · 16 g). W takim razie w podanej w zadaniu objętości (1,12 dm3) znajduje się x gramów tlenu, które wyliczamy rozwiązując proporcję.

Odp.: W 1,12 dm³ tlenku węgla (IV) odmierzonego w warunkach normalnych znajduje się 1,6 g tlenu.