Основные газовые законы в химии
61. Уравнение состояния газа выведено Д.И. Менделеевым и Клайпероном. Оно записывается: 
, где Р - давление, при котором находится газ, V - объем газа, m - масса газа, М - молекулярная масса газа, R - молярная газовая постоянная, Т - температура системы. Уравнение также называется уравнением Менделеева-Клайперона. Пример: найти объем 3-х моль газа, находящегося при 106.8 кПа и температуре 400К: 
литра.
62. 
63. а)
б) 
в) 
64. Газ называется идеальным, если газ подчиняется законам Клайперона-Менделеева и Рауля. Характеристика реального газа близка к идеальному, если форма его молекул близка к идеальному шару, если отсутствует взаимодействие между молекулами и столкновения молекул можно принять за упругое соударение.
65. , следовательно, 
г/моль.
66. , следовательно, 
г/моль.
67. , следовательно, 
г.
68. , => 
литров.
69. , следовательно, 
70. , => 
кПа
71. Уравнение Клайперона записывается: , где Р - давление, при котором находится газ, V - объем газа, m - масса газа, М - молекулярная масса газа, R - молярная газовая постоянная, Т - температура системы. Оно используется при нахождении неизвестного параметра состояния газа (давления, массы, температуры, молярной массы, объема) по известным параметрам, входящим в уравнение. Пример: найти объем 3-х моль газа, находящегося при 106.8 кПа и температуре 400К: литра.
72. Нормальными условиями для газов являются 298 К, 101,3 кПа. 
=> 
литра
73. Нормальными условиями для газов являются 298 К, 101,3 кПа. => 
литра.
74. Парциальное давление газа пропорционально объемной доле газа в смеси газов. Р’(N2) = Р(общ)*w%(N2) / 100% = 101325*78.1 / 100 = 79135 Па. Р’(О2) = Р(общ)*w%(О2) / 100% = 101325*20.9 / 100 = 21177 Па. Р’(Ar) = Р(общ)*w%(Ar) / 100% = 101325*0.93 / 100 = 942 Па. . Р’(СО2) = Р(общ)*w%(СО2) / 100% = 101325*0.03 / 100 = 30.4 Па.
75. Парциальное давление газа пропорционально объемной доле газа в смеси газов: w%(NO)=P(NO) * 100% / P(общ) = 39990*100 / (39990 + 66630) = 37,5%; w%(NO2)=P(NO2) * 100% / P(общ) = 66630*100 / (39990 + 66630) = 62,5%;
76.
| Дано V(CH4) = 0.03 м3 Р(СН4) = 96.0 кПа V(H2) = 0.04 м3 Р(Н2) = 84.0 кПа V(CО) = 0.01 м3 Р(СО) = 108.8 кПа | Найдем количество каждого вещества из закона Клайперона-Менделеева: n = PV/RT n(CH4) = 96*30/(8.31*298) = 1.163 моль. Доля газа х1 = 1.163*100%/2.959 = 39,3% n(H2) = 84*40/(8.31*298) = 1.357 моль. Доля газа х1 = 1.357*100%/2.959 = 45,9% n(CО) = 108.8*10/(8.31*298) = 0.439 моль. Доля газа х1 = 0.439*100%/2.959 = 14,8% Vобщ = 30 + 40 + 10 = 80 литров, n(общ) = 1.163+1.357+0.439 = 2.959 моль, следовательно, Робщ = nRT/V = 2.959*8.31*298/80 = 91.6 кПа Парциальные давления: П(СН4) = 91.6*0.393 = 36 кПа, П(Н2) = 91.6*0.459 = 42 кПа, П(СО) = 91,6*0.148 = 13,6 кПа |
77. V1(N2) = 120мл = 0.120 л; Т = 200С = 293 К; Р(общ) = 100 кПа, Р(Н2О) = 2.3 кПа. Vн.у.(N2) = ?. Найдем парциальное давление азота: Р1(N2)= Р(общ) - Р(Н2О) = 100 - 2.3 = 97.3 кПа. => 
литра.
78. V1(Н2) = 250мл = 0.250 л; Т = 260С = 299 К; Р(общ) = 98.7 кПа, Р(Н2О) = 3.4 кПа. Vн.у.(Н2) = ?. Найдем парциальное давление водорода: Р1(Н2)= Р(общ) - Р(Н2О) = 98.7 - 3.4 = 95.3 кПа. => 
литра.
79. Закон Авогадро: В равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.
Следствие 1.Объемы, занимаемые 1 моль газа, должны быть одинаковыми для всех газов.
Следствие 2.Один моль любого газа содержит 6,02*1023 соответствующих молекул.
Число Na = 6.02*1023 носит название постоянной Авогадро и выведено с использованием его закона. Из закона Авогадро следует, что два газа одинаковых объемов, хотя и содержат равное число молекул, имеют неодинаковые массы: масса одного газ во столько же раз больше массы другого газа, во сколько раз относительная молекулярная масса первого больше, чем относительная молекулярная масса второго. Закон Авогадро имел фундаментальное значение в истории развития атомно-молекулярного учения.
80. Закон Авогадро: В равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул. m(O2) = 8.0 г. n(O2) = m/M = 8 / 32 = 0.25 моль. V(O2) = n*Vм = 0.25 * 22.4 = 5.6 литров.
81. V(H2) = 280 литров. n(H2) = V/Vм = 280 / 22.4 = 12.5 моль. m(Н2) = n(H2)* M(Н2) = 12.5*2 = 25 грамм.
82.V(газа) = 600 мл. n(газа) = V/Vм = 0.6 / 22.4 = 0.0268 моль. M(газа) = m(газа) / n(газа) = 1.714 / 0.0268 = 64 грамм/моль.
83. n(СО2) = 10 моль. V(СO2) = n*Vм = 10 * 22.4 = 224 литра. m(СО2) = n(СО2)* M(СО2) = 10*44 = 440 грамм.
84. V(газа) = 2 л. n(газа) = V/Vм = 2 / 22.4 = 0.089 моль. а) Молярная масса газа: M(газа) = m(газа) / n(газа) = 2.5 / 0.089 = 28 грамм/моль. б) Молекулярная масса газа = 28. в)абсолютная масса одной молекулы m = 28 / 6,02*1023 = 4,65 *10-23 грамм.
85.а) Даны равные количества азота и водорода: n(H2) = n(N2). Согласно закону Авогадро, «в равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул», т.е. отношение объемов азота и водорода равно 1.
б) Даны равные массы азота и водорода: m(H2) = m(N2). => V(H2) = n(H2)/Vм = = 
=> 
86. Газ называется идеальным, если газ подчиняется законам Клайперона-Менделеева и Рауля. Характеристика реального газа близка к идеальному, если форма его молекул близка к идеальному шару, если отсутствует взаимодействие между молекулами и столкновения молекул можно принять за упругое соударение. Молекулы водорода по свойствам более близки к идеальному газу, чем молекулы азота. Поэтому молярный объем водорода ближе к идеальному значению, чем молярный объем азота.
87. Относительная плотность газа вещества А по веществу B - отношение относительной молекулярной массы А к относительной молекулярной массе вещества B. DB(A)=M(A)/MB). Dвоздуху(Cl2) = M(Cl2)/M(воздуха) = 71/29 = 2.45; Dкислороду(С2Н4) = M(C2Н4)/M(О2) = 28/32 = 0.875.
88. Dвоздуху(Ацетона)=2. DB(A)=M(A)/MB),следовательно, М(ацетона) = Dвоздуху*М(воздуха) = 2*29 = 58 г/моль.
89. Dкислороду(Sx)=8. DB(A)=M(A)/MB),следовательно, М(Sx)= Dкислороду*М(кислорода) = 8*32 = 256 г/моль. х = М(Sx)/ М(S) = 256/32 = 8 атомов.
90. Dводороду(N2+O2)=15. DB(A)=M(A)/MB). Средняя молекулярная масса смеси азота и кислорода равна М(N2+O2) = Dводороду*М(водорода) = 15*2 = 30 г/моль. Пусть х и у - соответственно объемные доли азота и кислорода в смеси. Составим систему:
х*М(N2) + у*М(O2) = 30
х + у = 1, следовательно у = 1 - х
х*М(N2) + (1 - х)*М(O2) = 30 => 28x + 32 - 32x = 30 => x = 0.5 => y = 1 - 0.5 = 0.5
91. Валентностью данного элемента называется число атомов соединяющегося с ним другого элемента. К элементам переменной валентности относятся: азот: B=1 - N2O, B=2 - NO, B=3 - N2O3; железо: В=2 - FeO, B=3 Fe2O3, и многие другие элементы.
92. Валентностью данного элемента называется число атомов соединяющегося с ним другого элемента, т.е. валентность - это число связей с другими элементами, которые образует данный элемент. Постоянная валентность = 1: К, Li, Na, Rb - KCl, LiF, NaOH, RbF. Постоянная валентность = 2: Ca, Mg, Be - CaS, Mg(OH)2, BeCl2, Постоянная валентность = 3: Al, Ga, In - AlPO4, Ga(OH)3, InCl3, К элементам переменной валентности относятся: азот: B=1 - N2O, B=2 - NO, B=3 - N2O3; железо: В=2 - FeO, B=3 Fe2O3, и многие другие элементы.
93. Валентностью данного элемента называется число атомов соединяющегося с ним другого элемента, т.е. валентность - это число связей с другими элементами, которые образует данный элемент. Соответственно, максимальная валентность - это максимальное число связей, которые может образовать элемент в соединении. Максимальная валентность: P = 5 - H3PO4, Cl = 7 - HClO4, S = 6 - SO3, Xe = 8 - XeF8.
94. Максимальная валентность: Sn=4 - H2SnO3, Sb=5 - SbCl5, Se=6 - SeO3, Br=7 - HBrO4.
95. Максимальная валентность: V=5 - HVO3, Cr=6 - K2CrO4, Mn=7 - KMnO4, Ru=8 - RuO4.
96. Значения валентности различаются на 2 у: серы - SO2 / SO3, хлора - HClO / HClO2, таллия - TlCl / TlCl3.
97. Значения валентности различаются на 1 у: меди - Cu2O / CuO, железа - FeO / Fe2O3, титана - Ti2O3 / TiO2.
98.
| Соединение | H2S | SO3 | H2SO3 | SO2 | H2SO4 | CS2 |
| Валентность серы |
99.
| Соединение | NH3 | N2O | NO | N2O3 | HNO2 | NO2 | N2O5 | HNO3 | NH4NO3 | NH4NO2 | N2H4 | Na3N |
| Валентность азота | 3,5 | 3,3 |
100.
| Соединение | NaCl | CaCl2 | Cl2O | HClO | HClO2 | KClO3 | Cl2O7 | HClO4 |
| Валентность хлора |
101. По периоду максимальная валентность химических элементов увеличивается в связи с добавлением валентных электронов. Si: В=4 - SiO2, P: В=5 - PCl5, S: В=6 - SO3, I: В=7 - HIO4.
102. Максимальная валентность химического элемента совпадает с номером группы в ПС. Ge: В=4 - GeO2, P: В=5 - PCl5, Se: В=6 - SeO3, Cl: В=7 - HClO4.
103. Максимальная валентность химического элемента совпадает с номером группы в периодической системе, поэтому по периоду с увеличением атомного номера максимальная валентность увеличивается. По группе, в связи с уменьшением притяжения ядром валентных (внешних) электронов максимальная валентность с увеличением атомного номера уменьшается. Максимальная валентность Sn=4 - H2SnO3, Sb=5 - SbCl5, Тe=6 - ТeO3, Br=7 - HBrO4, Xe=8 - XeF8.
104. Максимальная валентность химического элемента совпадает с номером группы в ПС. Третий период - Na: B=1 - NaCl, Mg: B=2 - MgS, Al: B=3 - AlN, Si: В=4 - SiO2, P: В=5 - PCl5, S: В=6 - SO3, Cl: В=7 - HClO4.
105. Максимальная валентность химического элемента совпадает с номером группы в ПС. Четвертый период - K: B=1 - KCl, Ca: B=2 - CaS, Ga: B=3 - GaN, Ge: В=4 - GeO2, As: В=5 - AsCl5, Se: В=6 - SeO3, Br: В=7 - HBrO4.
106. Это переходные d- ,f-металлы. Например, Co, Rh, Tb, Cm: Co(OH)3, RhCl3, TbCl3, CmBr3.
107. AlH3, Al2O3, AlN, Al4C3, Al2S3, AlF3
108. PH3, P2O5, AlN, Na3P, P2S5, PF5
109. Хлориды: BCl3,SiCl4, PCl5, SnCl2, MgCl2, Сульфиды: B2S3, SiS2, P2S5, SnS, MgS.
110. Оксиды азота: I - N2O, II - NO, III - N2O3, IV - NO2, V - N2O5; Марганца: II - MnO, III - Mn2O3, IV - MnO2, VI - MnO3, VII - Mn2O7; Хрома: II - CrO, III - Cr2O73, IV - CrO2.
111. Структурная формула не отражает реального строения молекулы или элементарной кристаллической решетки, однако позволяет рассчитать кратность связей в молекуле и валентность атомов. Al2O3 - O=Al-O-Al=O,
112. Структурная формула позволяет рассчитать кратность связей в молекуле и валентность атомов.
113. Структурная формула позволяет рассчитать кратность связей в молекуле и валентность атомов.
115. Валентность элементов совпадает с количеством связей между атомами в молекуле:
Структурная формула не отражает реального строения молекулы или элементарной кристаллической решетки.
116. Фосфорная кислота - трехосновная, фосфористая - двухосновная, фосфорноватистая - одноосновная (по числу атомов водорода, связанных с атомами кислорода).
117. Номер группы, в которой элемент расположен, совпадает с валентностью элемента по кислороду. Номер группы минус 8 - валентность элемента по водороду. Углерод (4 группа) - по кислороду В=4, по водороду В=8-4=4, азот (5 группа) - по кислороду В=5, по водороду В=8-5=3. сера(6 группа) - по кислороду В=6, по водороду В=8-6=2, хлор (7 группа) - по кислороду В=7, по водороду В=8-7=1.
118. В соединениях с кислородом валентность элемента совпадает с количеством валентных электронов, т.к. кислород притягивает электроны, а в соединении с водородом - с числом вакантных мест для электронов на валентном уровне, т.к. водород отдает электроны. Сумма вакантных мест и валентных электронов равна восьми, что объясняет наблюдаемую закономерность.
119. Электронная валентность кислорода одинакова, а стехиометрическая разная в соединениях: Н2О (Вэ=2, Вс=2) и Н2О2 - (Вэ=2, Вс=1).
120. Хлорид аммония: NH4Cl - электронная валентность =3, стехиометрическая = 4; перекись водорода: Н2О2 - электронная валентность =2, стехиометрическая = 1.