Материал: Основные понятия и законы в курсе химии учебное пособие

● Температура в международной системе единиц СИ определяется по абсолютной шкале температур, которую предложил Кельвин. Единица измерения температуры по этой шкале – кельвин (К).

Температурная шкала Цельсия не является абсолютной шкалой, т.к. в ней допустимы отрицательные значения температуры. Перевод температуры из шкалы Цельсия в абсолютную шкалу требует добавления к первой численной

температуры на 10ºС (или другое число градусов) означает то же самое, что её повышение на 10К или соответственно другое число.

●Давление в международной системе единиц СИ измеряется в паскалях (Па). 1Па=1Н/м2. В качестве единицы измерения давления часто используется атмосфера (атм.). Давление выражают также в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.).

1 атм. = 760 мм рт. ст. = 101325Па.

●Объём в международной системе единиц СИ измеряется в м3, а также используются производные единицы см3 и дм3.

1л = 1дм3; 1м3 = 1 103дм; 1дм3 = 1 103см3.

● Стандартные (нормальные) температура и давление.

Стандартной температурой считается 273К (0ºС), стандартным давлением считается значение 101325Па (1 атм., или 760 мм рт. ст.).

Математические соотношения между температурой, давлением и объёмом газов.

●Закон Бойля-Мариотта выражает зависимость объёма газа от давления: при постоянной температуре объём газа обратно пропорционален его давлению.

●Закон Гей-Люссака отражает соотношение между объёмом и температурой: при постоянном давлении объём газа изменяется пропорционально его температуре.

●Закон Шарля выражает количественное соотношение между давлением газа и температурой: при постоянном объёме давление газа изменяется пропорционально его температуре:

11

●Объединённый газовый закон позволяет вычислить, например, объём газа при определённых температуре и давлении, если известен его объём при других значениях температуры и давления. Математическое выражение закона:

Это уравнение установлено Б. Клапейроном. Точное значение постоянной в уравнении PV/T=const зависит от количества газа.

Уравнение для 1 моль газа было выведено Д.И. Менделеевым: PV=RT, где R – универсальная газовая постоянная (R=8,314Дж/моль·К или

0,0821л·атм/моль·К).

Для произвольного количества газа объединённый газовый закон выражается соотношением:

PV = νRT ;

PV = Mm RT.

Это уравнение Клапейрона-Менделеева, оно связывает между собой параметры состояния газа – давление, объём и температуру.

● Закон Авогадро. Закон справедлив для газов или веществ, находящихся в газообразном состоянии: в равных объёмах различных газов при одинаковых условиях (P, T) содержится одинаковое число молекул.

Если V(газ1)=V(газ2), то N(газ1)=N(газ2). Объёмы газов пропорциональны их количествам:

V1 = ν1

V2 ν2 .

Следствия из закона Авогадро:

1)1 моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объём;

2)1 моль любого газа при нормальных условиях (н.у.) занимает объём 22,4 л, называемый молярным объёмом (Vm)

Vm = Vν ;

3)Относительная плотность (D) газа А по другому газу В равна отношению их относительных молекулярных масс:

Среднюю относительную молекулярную массу смеси газов рассчитывают по формулам:

12

3. ЗАДАЧИ ДЛЯ УСВОЕНИЯ СТУДЕНТАМИ ОСНОВНЫХ ПОНЯТИЙ И ЗАКОНОВ ХИМИИ

1. Определите число молекул уксусной кислоты, содержащихся в 6 г этого вещества.

2. Определите число атомов кислорода, содержащихся в 56 л (н.у.) оксида углерода (IV).

3. Определите, в каком количестве озона содержится 5,412 1024 атомов.

4. Объём газа А, находящегося при 136,5ºС и давлении 1атм., составляет 22,4 л. Какое число молекул содержится в данном объёме газа?

5. Изобразите графические и структурные формулы веществ: а) гидрофосфата кальция; б) сульфата бария; в) этана;

г) гидрокарбоната калия; д) пропина; е) гидросульфита натрия; ж) пропена.

6. Мольная доля азота в его соединении с водородом равна 33,3%. Какова простейшая формула этого соединения?

7. Определите массу водорода (в граммах), содержащегося в 3,01 1024 молекул метана.

8. Плотность некоторого газа по хлору равна 10. Определите плотность этого газа по неону.

9. Определите формулу соединения, если известно, что оно содержит 28% металла, 24% серы, 48% кислорода по массе.

10. Докажите, что существуют химические соединения, содержащие по массе: а) 12,5% водорода; б) 25% водорода.

11. При прокаливании на воздухе 6,2 г кремневодорода получили 12 г SiO2. Относительная плотность кремневодорода по воздуху равна 2,14. Выведите формулу кремневодорода, укажите число атомов в его молекуле.

12. Найдите простейшую формулу вещества, в котором массовая доля Na – 43,39%, C – 11,32%, О – 45,28%. Изобразите структурную формулу вещества.

13

13.Напишите структурные формулы трёх углеводородов, которые содержат 90,0% (по массе) углерода и имеют разную молекулярную массу.

14.При обжиге минерала, состоящего из 2 элементов, получили оксид металла (III), содержащий 30% кислорода и газообразный оксид, содержащий 50% элемента (IV), который при максимальном поглощении

раствором NaOH образует соль, массой 50,4 г. Для восстановления Me2O3 необходимо 6,72 л СО. Определите минерал и его массу.

15.Установите формулу кристаллогидрата нитрата меди (II), если при прокаливании 4,3294 г соли (кристаллогидрата) остаток составляет 1,4312 г.

16.Найдите молекулярную формулу вещества, если при полном сгорании 0,0104 кг образуются углекислый газ объёмом 0,01792 м3 и вода массой 0,0072 кг. Относительная плотность вещества по водороду равна 13.

17.15 л угарного и углекислого газов (н.у.) имеют массу 27,18 г. Сколько литров каждого из этих газов в смеси?

18.При сжигании 5,76 г вещества образовалось 2,12 г карбоната натрия; 5,824 л углекислого газа и 1,8 г воды. Определите молекулярную формулу вещества. Назовите его.

19.Газообразный углеводород массой 10,56 г смешан с криптоном, объёмная доля последнего составляет 20%. Смесь находится в сосуде объёмом 10 л, под давлением 110кПа при 28ºС. Определите формулу углеводорода.

20.При сгорании 4,8 г органического вещества получено 6,6 г углекислого газа

и5,4 г воды. Плотность вещества по водороду равна 16. Определите молекулярную формулы вещества.

21.Определите формулу соединения, содержащего 29,167% азота, 8,33% водорода, 12,5% углерода и 50% кислорода по массе. Изобразите графическую формулу этого соединения.

22.Сколько литров кислорода и водорода необходимо взять для получения 5 л смеси, плотность которой по водороду равнялась бы 10?

23.Какой объём займёт кислород, образовавшийся при реакции разложения нитрата калия массой 10,1 г при Т=0ºС и p=101,325кПа?

24.Какой объём займёт кислород массой 3,2 г:

а) при нормальных условиях;

б) Т=20ºС; P=120кПа?

25.2 л смеси газов кислорода и водорода имеют плотность по водороду 10. Определите объёмные доли каждого газа в этой смеси.

26.Газ, полученный при прокаливании 4,9 г KСlO3, смешали в сосуде вместимостью 4 л, с газом, полученным при взаимодействии 6,0 г кальция с водой. Определите состав (в % по объёму) и давление газовой смеси в сосуде (температуру считать 0ºС; давлением водяных паров можно пренебречь).

27.При взаимодействии 1,5 г некоторого металла с водой выделилось 0,923 л водорода, измеренного при температуре 27ºС и давлении 1атм. Определите металл, если известно, что в его соединениях он проявляет валентность (II).

14

28.Органическое вещество содержит 85,71% углерода и 14,29% водорода. Определите его молярную массу и молекулярную формулу, если 42 г его при 127ºС и давлении 5 атм. занимают объём 3,24 л.

29.Оксид серы (IV) растворили в воде при повышенном давлении. К раствору прилили бромную воду до начала появления окраски брома, а затем – избыток бария. Отфильтрованный и высушенный осадок имел массу 23,3 г.

Сколько литров SO2, измеренного при 17ºС и давлении 120,5кПа, было растворено в воде?

30.При взаимодействии некоторого металла (m=0,675 г) с водным раствором щелочи выделилось 0,923 л водорода, измеренного при температуре 27ºС и давлении 1атм. Определите металл.

31.К 10%– му раствору соляной кислоты массой 100 г добавили 10%-й раствор гидроксида калия массой 100 г. Сколько молекул воды содержит полученный раствор?

32.При сжигании 2,48 г смеси пропана, пропилена и пропена образовалось 4,03 л углекислого газа (н.у.). Сколько граммов воды получилось при этом?

33.После длительного прокаливания порошка меди на воздухе масса его увеличилась на 1/8. Определите состав образовавшейся смеси (в процентах по массе).

34.Какую массу металлического лития нужно взять, чтобы при его взаимодействии с водой объёмом 0,57 л образовался 20%-й раствор гидроксида лития?

35.Взорвали 400 мл (н.у.) смеси, состоящей из сероводорода и кислорода (сероводород в избытке). При этом объём смеси, приведённый к нормальным условиям, составил 100 мл. Определите объёмную долю сероводорода в смеси (в %, с точностью до целых).

36.Какой объём воздуха (н.у.) понадобится для сжигания 1 кг смеси газов, состоящей из оксида углерода (II), оксида углерода (IV), азота и водорода в объёмном соотношении 3:1:3:5. Содержание кислорода в воздухе по объёму

21%.

37.Из 200 мл озонированного воздуха после разложения содержащегося в нём озона образовалось 216 мл газа. Вычислите объёмную долю (в % с точностью до целых) озона в озонированном воздухе.

38.Какой объём при 1000ºС и нормальном давлении займут газообразные продукты, образовавшиеся при прокаливании 43 г смеси гидроксида алюминия, карбоната магния и гидрокарбоната калия с молярным соотношением 1:2:3, соответственно?

39.При пропускании воздуха через озонатор его объём уменьшился на 10 мл. Сколько мл кислорода прошло через озонатор?

40.Какой объём (н.у.) озонированного кислорода с содержанием озона, равным 24% (по объёму), требуется для сжигания 11,2 л водорода (н.у.)?

41.Сколько литров (с точностью до целых) озонированного кислорода можно получить из 42 л кислорода при прохождении его через озонатор, считая, что только 8% кислорода перейдёт в озон?

15