Objętość gazu w warunkach normalnych: zadania z rozwiązaniami

„W warunkach normalnych 1 mol gazu zajmuje 22,4 dm3” to nie magia do wykucia, tylko wynik podstawienia do równania Clapeyrona dla temperatury 273 K i ciśnienia 1013 hPa. Otóż jak już się to raz zrozumie, cała reszta zadań to zwykłe proporcje między objętością, liczbą moli i masą. Wziąłem cztery kawałki, każdy z filmem. Lecimy. (W obliczeniach przyjmij R = 83,1 hPa·dm3/(mol·K).)

Cztery zadania z objętością gazu

Zadanie 1masa molowa i powietrze

Rozwiąż trzy podpunkty: (1) określ masę molową gazu, którego 1 g w warunkach normalnych ma objętość 1,31 dm3; (2) oblicz masę 1 dm3 powietrza w warunkach normalnych (skład objętościowy: 78,1% azot, 20,9% tlen, 0,9% argon, reszta CO2); (3) oblicz masę tlenu w 100 dm3 powietrza w warunkach normalnych, przyjmując 21% obj. tlenu.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

(1) 1 mol gazu w warunkach normalnych zajmuje 22,4 dm3, więc 1,31 dm3 to 1,31 / 22,4 = 0,0585 mola. Skoro 1 g odpowiada 0,0585 mola, to 1 mol waży 1 / 0,0585 ≈ 17 g. Może to być na przykład amoniak NH3.

(2) Liczymy objętość każdego gazu w 1 dm3, dzielimy przez 22,4 (mole) i mnożymy przez masę molową:

GazV [dm3]n [mol]m [g]
N20,7810,03490,976
O20,2090,00930,299
Ar0,0090,00040,016
CO20,0014,5·10−50,002

Sumujemy masy: około 1,29 g.

(3) 21% z 100 dm3 to 21 dm3 tlenu, czyli 21 / 22,4 = 0,9375 mola, a to 0,9375 · 32 = 30 g.

(1) M ≈ 17 g/mol; (2) masa 1 dm3 powietrza ≈ 1,29 g; (3) masa tlenu = 30 g
Zadanie 2porównanie liczby atomów

(1) Porcja I zawierała 22 g CO2, a porcja II 20 dm3 CO2 (w temperaturze 0°C i pod ciśnieniem 1500 hPa). Która porcja zawierała więcej atomów tlenu? (2) W jakiej objętości tlenu O2 w warunkach normalnych jest tyle samo atomów tlenu, ile w 90 g glukozy C6H12O6?

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

(1) Porcja I: 22 / 44 = 0,5 mola CO2. Porcja II liczymy z Clapeyrona (temperatura 273 K):

n = pV / (RT) = (1500 · 20) / (83,1 · 273) = 1,32 mola

W CO2 są po 2 atomy tlenu na cząsteczkę, więc porównanie liczby moli wystarczy: 1,32 mola > 0,5 mola, czyli porcja II ma więcej atomów tlenu.

(2) 90 g glukozy to 90 / 180 = 0,5 mola. W jednej cząsteczce glukozy jest 6 atomów tlenu, więc 0,5 mola daje 3 mole atomów tlenu. To odpowiada 1,5 mola O2 (bo w cząsteczce O2 są 2 atomy), a 1,5 · 22,4 = 33,6 dm3.

(1) więcej atomów tlenu ma porcja II; (2) potrzeba 33,6 dm3 tlenu
Zadanie 3mol, masa, objętość, gęstość

Uzupełnij dane dla 2 moli amoniaku NH3: masa, liczba atomów wodoru w tej porcji, objętość w warunkach normalnych oraz gęstość amoniaku w warunkach normalnych.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Masa: M(NH3) = 14 + 3 = 17 g/mol, więc 2 mole to 2 · 17 = 34 g.

Atomy wodoru: w jednej cząsteczce NH3 są 3 atomy wodoru, więc w 2 molach jest 2 · 3 = 6 moli atomów wodoru, a to 6 · 6,02·1023 = 3,6·1024 atomów.

Objętość: w warunkach normalnych 1 mol to 22,4 dm3, więc 2 mole to 44,8 dm3.

Gęstość: to masa 1 mola podzielona przez jego objętość w warunkach normalnych: d = 17 / 22,4 = 0,76 g/dm3.

Masa 34 g, 3,6·1024 atomów wodoru, objętość 44,8 dm3, gęstość 0,76 g/dm3
Zadanie 4objętość → masa

Podczas rozkładu nadtlenku wodoru zebrano 100 ml tlenu odmierzonego w warunkach normalnych. Reakcja: H2O2 → H2O + ½O2. Oblicz masę tlenu, który powstał w tej reakcji.

Rozwiązanie tłumaczę na filmie:

Pokaż rozwiązanie

Cały wstęp o kinetyce i czasie połowicznego rozpadu jest tu bez znaczenia, liczy się tylko objętość zebranego gazu. 100 ml = 0,1 dm3, a w warunkach normalnych z proporcji:

1 mol O2 — 22,4 dm3
x — 0,1 dm3

x = 0,1 / 22,4 = 4,46·10−3 mola O2. Zamieniamy na masę, mnożąc przez masę molową 32 g/mol:

m = 4,46·10−3 · 32 = 0,143 g
Powstało 4,46·10−3 mola tlenu, czyli około 0,143 g

22,4 to nie zaklęcie

Jeden mol gazu, warunki normalne, 22,4 dm3. Zrozumiane raz, działa już zawsze.

W kursie masz objętość molową i równanie Clapeyrona rozłożone po ludzku: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Gęstość gazów, mieszaniny, warunki inne niż normalne, aż po maturę.

To wycinek z lekcji o objętości gazu w warunkach normalnych. W kursie jest jej znacznie więcej: równanie Clapeyrona, gęstość gazów, warunki inne niż normalne i pełen zestaw zadań maturalnych z filmami.

Chcesz ogarnąć chemię na spokojnie?

Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku

Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.

Darmowy kurs dostajesz na swoje konto. Bez spamu.