Материал: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ биб

Следствия.

1. Одно и то же число молекул различных газов при  одинаковых условиях занимает одинаковые объемы.

2. При нормальных условиях (T = 273K, P = 1 атм ( 101,3 кПа)) 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л.

3) Закон Авогадро позволяет определить М газа, нужно только знать его относительную плотность по другому газу. Относительная плотность показывает, во сколько раз 1 моль одного газа тяжелее (или легче) 1 моля другого газа.

D_A(B) = Mr(B) / Mr(A) = M(B) / M(A)

Пример 1. Какой объем водорода при н.у. выделится при растворении 4,8 г магния в избытке соляной кислоты?

Решение.

Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂.

При растворении 24 г (1 моль) магния в HCl выделилось 22,4 л (1 моль) водорода; при растворении 4,8 г магния –– Х л водорода.

X = (4,8 • 22,4) / 24 = 4,48 л водорода

Пример 1.

3,17 г хлора занимают объем, равный 1 л (при н.у.). Вычислить по этим данным молярную массу хлора.

Решение.

Находим массу 22,4 л хлора

1 л––3,17 г  хлора

22,4 л–– Х г  хлора

X = 3,17 • 22,4 = 71 г

Следовательно, молярная масса хлора = 71г/моль.

Пример2. Плотность некоторого газообразного вещества по водороду равна 17. Чему равна его плотность по воздуху (Мвозд.=29).

Решение. D(H₂)= Mв-ва / M(H₂)

Мв-ва= 2D(H₂) = 34г/моль.

Dвозд = == 34 / 29 = 1,17

Пример3. Определить плотность по воздуху смеси азота, аргона и углекислого газа, если массовые доли компонентов составляют 15, 50 и 35% соответственно.

Решение. D_смеси(по воздуху) = Mсмеси / Mвозд. = Мсмеси / 29

Mсмеси = (15 28 + 50 40 + 35 44) / 100 = (420 + 2000 + 1540) / 100 = 39,6г/моль.

D_смеси(по воздуху) = Mсмеси / 29 = 39,6 / 29 = 1,37

Пример4.М газа можно определить, зная плотность г/л и умножить на 22,4 л.

Если плотность Н₂ при н.у. (Н₂) = 0,089 г/л, то его молярная масса М(Н₂) = V. M = 0,089 г/л  22,4 л/моль = 2 г/моль

Газовые законы строго выполняются лишь для идеальных газов, в котором молекулы не имеют объема (т.е. представляют собой материальные точки) и сталкиваются между собой упруго. Так как в природе идеального газа нет, газовые законы имеют приближенный характер.

P₁V₁ / T₁ = P₂V₂ / T₂

И, наоборот, из объединенного газового закона

при P = const (P1 = P2) можно получить

V₁ / T₁ = V₂ / T₂ (закон Гей-Люссака);

при Т= const (T1 = T2):

P₁V₁ = P₂V₂ (закон Бойля-Мариотта);

при V = const

P₁ / T₁ = P₂ / T₂ (закон Шарля).

Объединенный газовый закон - объединение трех независимых частных газовых законов: Гей-Люссака, Шарля, Бойля-Мариотта, уравнение,называемое уравнением Менделеева –Клайперона, которое можно записать так:

РV = nRT = ,

если условия отличаются от нормальных. В СИ единицы Р – Па, V – м³, n – число моль, Т – К, m – кг, М – кг/моль, то R = 8,314 Дж/(моль  К) (или 0,082 л атм/(моль • К)).

Пример. Какой объем займет при температуре 17°C и давлении 250 кПа оксид углерода (II) массой 84 г?

Решение. Количество моль CO равно: n(CO) = m(CO) / M(CO) = 84 / 28 = 3 моль Объем CO при н.у. составляет 3 22,4 л = 67,2 л

Для данной массы конкретного газа отношение m / M постоянно, поэтому из уравнения Менделеева – Клайперона получается объединенный газовый закон. Из объединенного газового закона Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

(P · V) / T = (P₀ V₀) / T₀

Следует V(CO) = (P₀T V₀) / (P · T₀) = (101,3 · (273 + 17) · 67,2) / (250 · 273) = 28,93 л

Средняя молекулярная масса смеси газов равна общей массе смеси, деленной на общее число молей:

Mср = (m₁ +.... + m_n) / (n₁ +.... + n_n) = (M₁ V₁ + Mn · Vn) / (n₁ +.... + n_n)

Закон эквивалентов

(Рихтер 1800г.):

Все вещества реагируют в эквивалентных соотношениях или массы реагирующих друг с другом веществ, а также массы продуктов этой реакции пропорциональны молярным массам эквивалентов этих веществ:

=

Эквивалент - реальная или условная частица, которая в данной кислотно-основной реакции, в реакции ионного обмена равноценна одному молю атомарного (одному молю ионов) водорода или в окислительно-восстановительной реакции – одному молю электронов.

Фактор эквивалентности fэкв(Х) – число, обозначающее долю реальной или условной частицы, которая в реакции ионного обмена равноценна одному молю атоматомарного (одному молю ионов) водорода или в окислительно-восстановительной реакции – одному молю электронов. Фактор эквивалентности (fэкв = ) может равняться единице или быть меньше ее.

Молярная масса эквивалента вещества М[(Х)] равна произведению фактора эквивалентности fэкв(Х) на молярную массу вещества Х. Молярную массу эквивалента различных веществ можно рассчитать по формулам:

М(оксида) =;

М(кислоты) =;

М(основания) =;

М(соли) =.

Например: М(H₂SO₄) =  М(HSO) = 98 = 49 г/моль.

М(Са(ОН)₂) = ;

М(Al(SO₄)₃) = =.

Пример 1. Определить эквивалент Mg, зная, что 3 весовых части магния соединяются с 2 весовыми частями О.

M_э(Mg)

3 : 2 = Э_Mg : 8

Э_Mg = = 12

Пример 2. CaCl₂ содержит 36% Са и 64%Cl. Определить эквивалент кальция, зная, что эквивалент хлора равен 35,5

36 : 64 = Э_Са : 35,5

Э_Са = = 20

Основные классы неорганических

Простые вещества. Молекулы состоят из атомов одного вида (атомов одного элемента). В химических реакциях не могут разлагаться с образованием других веществ.

Сложные вещества (или химические соединения). Молекулы состоят из атомов разного вида (атомов различных химических элементов). В химических реакциях разлагаются с образованием нескольких других веществ.

Резкой границы между металлами и неметаллами нет, т.к. есть простые вещества, проявляющие двойственные свойства.

Аллотропия - способность некоторых химических элементов образовывать несколько простых веществ, различающихся по строению и свойствам.

С - алмаз, графит, карбин, фуллурены.

O - кислород, озон.

S - ромбическая, моноклинная, пластическая.

P - белый, красный, чёрный.

Явление аллотропии вызывается двумя причинами:1) различным числом атомов в молекуле, например кислород O2 и озон O3; 2) образованием различных кристаллических форм, например алмаз и графит.

ОКСИДЫ

 Оксиды - это сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых кислород.

Классификация

Получение оксидов

1. Взаимодействие простых и сложных веществ с кислородом:

2Mg + O₂ = 2MgO

4P + 5O₂ = 2P₂O₅

S + O₂ = SO₂

2CO + O₂= = 2CO₂

2CuS + 3O₂ = 2CuO + 2SO₂

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O

4NH₃ + 5O₂═ 4NO + 6H₂O