Расчеты с использованием понятий “количество вещества”, “молярный объем газов” 

Такие понятия, как “количество вещества” и “молярный объем газов”, позволяют определить количество вещества и объем газа при различных условиях, и использовать эти данные для проведения более сложных расчетов. Рассмотрим, что такое количество вещества и молярный объем газов, а также приведем примеры задач с решениями.

Количество вещества

Для расчетов с использованием количества вещества вы должны знать молярную массу вещества и количество частиц в данном количестве вещества. Например, если вам нужно рассчитать количество молей оксида алюминия, содержащего 5 граммов этого вещества, вы должны сначала найти его молярную массу (101,96 г/моль) и затем поделить 5 г на молярную массу, чтобы получить количество молей вещества:

Количество молей оксида алюминия = 5 г / 101,96 г/моль = 0,049 моль

Молярный объем газов

Следовательно, молярный объем газов при стандартных условиях вычисляется как:

Молярный объем = 22,4 л / моль

Молярный объем газов может быть использован для расчета объема газа при изменении температуры, давления или количества вещества. Вы можете использовать уравнение идеального газа, чтобы перевести количество вещества в объем газа:

PV = nRT

где P – давление газа, V – объем газа, n – количество вещества, R – газовая постоянная, T – температура.

Решение задач

Какой объем водорода необходим, чтобы получить 2 моль воды?

H2 + 1/2O2 → H2O

Решение:

• Определите количество молей водорода, необходимое для образования 2 молей воды.

Количество молей водорода = количеству молей воды = 2 моль

Используйте уравнение идеального газа и молярный объем газа, чтобы определить требуемый объем водорода:

V = (nRT)

V = (2 моль) x (0,082 л × атм/моль × К) x (298 К / 1 атм) = 48,68 л

Ответ: Для образования 2 моль воды требуется объем водорода в размере 48,68 л.

Какой будет масса алюминия, необходимого для образования 5 моль оксида алюминия?

4Al + 3O2 → 2Al2O3

Решение:

• Определите количество молей оксида алюминия, необходимых для процесса.

Количество молей Al2O3 = 5 моль

Определите количество молей алюминия, необходимых для процесса, используя уравнение связи между алюминием и оксидом алюминия.

1 моль Al2O3 = 2 моля Al

Количество молей алюминия = (5 моль Al2O3 / 2) = 2,5 моль

Используйте молярную массу алюминия и количество молей, чтобы найти массу алюминия:

Mолярная масса алюминия = 26,98 г/моль

Масса алюминия = (2,5 моль) x (26,98 г/моль) = 67,45 г

Ответ: Для образования 5 моль оксида алюминия требуется 67,45 г алюминия.

Какой объем кислорода необходим, чтобы сгореть 10 моль углерода?

C + O2 → CO2

Решение:

• Определите количество молей кислорода, необходимых для реакции.

Количество молей O2 = количество молей C (по уравнению реакции) = 10 моль

• Используйте уравнение идеального газа и молярный объем газа, чтобы определить требуемый объем кислорода:

V = (nRT) / P

V = (10 моль) x (0,082 л × атм/моль × К) x (298 К / 1 атм) / 1 = 24,47 л

Ответ: Для реакции сгорания 10 моль углерода необходимо 24,47 л кислорода.