„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
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:
| Gaz | V [dm3] | n [mol] | m [g] |
|---|---|---|---|
| N2 | 0,781 | 0,0349 | 0,976 |
| O2 | 0,209 | 0,0093 | 0,299 |
| Ar | 0,009 | 0,0004 | 0,016 |
| CO2 | 0,001 | 4,5·10−5 | 0,002 |
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) 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):
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.
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.
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:
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:
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.
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.