Какой объем займут газообразные продукты

mozok.click

Вспомните: в равных объемах двух газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул (закон Авогадро).

Многие реакции происходят при участии газообразных веществ, в частности углеводородов. Исследуя реакцию водорода с кислородом, французский ученый Гей-Люссак обнаружил, что два объема водорода всегда реагируют с одним объемом кислорода, образуя два объема газообразной воды (водяного пара). Исследовав еще несколько реакций, Гей-Люссак выяснил, что, когда газы реагируют между собой, их объемы всегда соотносятся друг с другом как небольшие целые числа (рис. 26.1).

Это правило Гей-Люссак опубликовал в 1808 году, оно получило название закона объемных соотношений:

Рис. 26.1. Соотношение объемов газов, реагирующих между собой: а — 2 л водорода реагируют с 1 л кислорода, образуя 2 л водяного пара; б — 3 л водорода реагируют с 1 л азота, образуя 2 л аммиака

Объемы газов, вступающих в реакцию и образующихся в результате реакции, соотносятся как небольшие целые числа.

Этот закон легко объяснить, основываясь на законе Авогадро, согласно которому одинаковое число молекул газообразных веществ при одинаковых условиях занимают одинаковый объем. Если в реакцию образования газообразной воды на каждую молекулу кислорода вступают две молекулы водорода, то и объемы кислорода и водорода должны соотноситься как 1 к 2: с каждым литром кислорода в реакцию должны вступить два литра водорода.

Обратите внимание! В реакциях с газообразными веществами объемы газов соотносятся как числа, равные стехиометрическим коэффициентам в уравнениях реакций.

По закону объемных соотношений легко решать задачи, в которых необходимо вычислить объемы газообразных веществ.

Обратите внимание! В задачах на определение объемов газов, которые вам встречались ранее, обязательно были указаны условия измерения газов (точнее, указано, что объемы измерены при нормальных условиях), поэтому для расчетов необходимо было использовать молярный объем газов (22,4 л/моль). Закон Гей-Люссака позволяет проводить вычисления с объемами газов, измеренными при любых условиях. Главное, чтобы все объемы были измерены при одинаковых условиях.

Французский химик и физик. Окончил Политехническую школу в Париже. С 1809 года профессор химии в Сорбонне, с 1806 года — член Парижской Академии наук, а с 1822 — ее президент. Работал в различных областях физики и химии. Независимо от Дальтона открыл закон, устанавливающий соотношение между степенью расширения газов и температурой. Открыл закон кратных объемов, разработал химический метод получения щелочных металлов. Впервые построил кривые зависимости растворимости солей в воде от температуры. Совместно с Шеврелем получил патент на производство стеариновых свечей. Изобрел переносной ртутный барометр.

Задача. Вычислите объем кислорода, необходимый для сжигания метана объемом 1 л. Какой объем углекислого газа при этом образуется?

Для сгорания одной молекулы метана нужны две молекулы кислорода. Соответственно, объемы метана и кислорода соотносятся как 1 : 2. Таким образом, при сгорании любого объема метана расходуется в два раза больше кислорода:

Коэффициенты перед метаном и углекислым газом в уравнении реакции одинаковы, поэтому их объемы будут равными: сколько метана сгорит, именно столько углекислого газа и образуется.

Ключевая идея

Объемы газов, вступающих в реакцию и образующихся в результате реакции, соотносятся как небольшие целые числа, равные стехиометрическим коэффициентам в уравнениях реакций.

Контрольные вопросы

293. Сформулируйте закон объемных соотношений.

294. Объясните справедливость закона объемных соотношений, основываясь на законе Авогадро.

Задания для усвоения материала

295. Определите, при сгорании какого газа — метана, этана или пропана — выделится наибольший объем углекислого газа.

296. Запишите формулу газообразного гомолога метана, при сгорании которого образуется углекислый газ, объем которого в четыре раза больше начального объема углеводорода.

297. Сравните, в каком случае образуется больше углекислого газа: при сгорании метана объемом 5 м3 или массой 5 кг.

298. Разрушительная сила взрыва газов зависит от соотношения объемов газообразных продуктов реакции к объему газообразных реагентов. Определите, в каком случае разрушительная сила будет больше: при взрыве смеси 1 л метана или 1 л пропана с необходимым количеством кислорода. Для расчетов примите, что в реакции происходит полное сгорание вещества, а образованная вода газообразна.

299. Вычислите объем кислорода, необходимого для полного сгорания смеси, состоящей из 40 л метана и 20 л этана.

300. Составьте уравнение реакции полного сгорания: а) бутана; б) пентана; в) гептана. Как меняется объем кислорода, необходимый для полного сгорания алканов, с увеличением числа атомов Карбона в молекуле?

301. Во сколько раз суммарный объем реагентов при сгорании метана превышает суммарный объем продуктов? (Объемом образованной воды можно пренебречь.)

302. Вычислите, во сколько раз увеличивается объем смеси этана с кислородом с соотношением объемов газов 2 : 7 при полном взаимодействии веществ (примите, что образованная вода газообразна).

303. Какой объем кислорода необходим для полного сгорания H2S объемом 15 л. Какой объем SO2 при этом выделится?

304. Вычислите объемы этана и кислорода, вступивших в реакцию, и объем образованного углекислого газа, если: а) V(C2H6) = 200 мл; б) V(02) = 3,5 л; в) V(C02) = 800 м3.

305. Вычислите объем кислорода, необходимого для полного сгорания алкана объемом 3 л, относительная плотность которого по гелию равна 18.

306. Какой объем озона можно получить из кислорода объемом 15 л?

Это материал учебника Химия 9 класс Григорович

Источник