Розробка уроку Молярний об'єм газів. закон Авогадро

Мета уроку: формувати знання учнів про закон об'ємних співвідношень для газоподібних речовин на прикладі хімічних реакцій органічних речовин; формувати вміння застосовувати закон об'ємних співвідношень для розрахунків по хімічними рівняннями.

Тип уроку: формування нових умінь і навичок.

Форми роботи: виконання тренувальних вправ (практика на прикладах, керована і самостійна практика).

Обладнання: картки-завдання.

II. Перевірка домашнього завдання. Актуалізація опорних знань. Мотивація навчальної діяльності

1. Фронтальна бесіда

1) Порівняйте фізичні властивості алканів, алкенів і алкінів.

2) Назвіть загальні хімічні властивості вуглеводнів.

3) Які реакції (приєднання, заміщення) характерні для алканів? Чому?

4) Які реакції (приєднання, заміщення) характерні для алкенів? Чому?

5) З наведених на дошці речовин виберіть ті, які знебарвлюють бромную воду. Наведіть приклад рівнянь реакцій.

2. Перевірка домашнього завдання

III. Вивчення нового матеріалу

Фронтальна бесіда за матеріалом 8 класу

Чому дорівнює молярний об'єм будь-якого газу при нормальних умовах?

Всі гази однаково стискаються, мають однаковий термічний коефіцієнт розширення. Обсяги газів залежать не від розмірів окремих молекул, а від відстані між молекулами. Відстані між молекулами залежать від швидкості їх руху, енергії і, відповідно, температури.

На підставі цих законів і своїх досліджень італійський вчений Амедео Авогадро сформулював закон:

У рівних обсягах різних газів міститься однакова кількість молекул.

При звичайних умовах газоподібні речовини мають молекулярну будову. молекули газів дуже дрібні в порівнянні з відстанню між ними. Тому обсяг газу визначається не розміром частинок (молекул), а відстанню між ними, що для будь-якого газу приблизно однакова.

А. Авогадро дійшов висновку, що, якщо взяти 1 моль, тобто 6,02 · 1923 молекул будь-яких газів, то вони будуть займати однаковий обсяг. Але при цьому вимірюватися цей обсяг при однакових умовах, тобто при однакових температурі і тиску.

Умови, при яких проводяться подібні розрахунки, назвали нормальними умовами.

Нормальні умови (н. Ст.):

Т = 273 К або t = 0 ° С;

Р = 101,3 кПа або Р = 1 атм. = 760 мм рт. ст.

Обсяг 1 моль речовини називають молярним об'ємом (Vm). Для газів при нормальних умовах дорівнює 22,4 л / моль.

Відповідно до закону Авогадро, 1 моль будь-якого газу займає однаковий об'єм при нормальних умовах дорівнює 22,4 л / моль.

Отже, обсяги газоподібних реагентів і продуктів реакції співвідносяться як їх коефіцієнти в рівнянні реакції. Цю закономірність використовують для хімічних розрахунків.

IV. Первинне застосування отриманих знань

1. Практика на прикладах

Завдання 1. Розрахуйте обсяг хлору, який може приєднати 5 л етилену.

Відповідь: 5 л хлору.

Завдання 2. Розрахуйте, який обсяг кисню потрібен для спалювання 1 м3 метану.

Відповідь: 2 м3 кисню.

Завдання 3. Обчисліть об'єм ацетилену, для повного гідрування якого витратили 20 л водню.

Відповідь: 10 л ацетилену.

2. Керована практика

Завдання 4. Обчисліть об'єм кисню, який необхідний для спалювання 40 л суміші, що містить 20% метану, 40% етану і 40% етену.

Відповідь: 104 л кисню.

3. Самостійна практика

Завдання 5. Розрахуйте обсяг водню, який буде потрібно для повного гідрування речовини Х.

(Учні самостійно заповнюють таблицю, після закінчення роботи звіряють відповіді.)

Завдання 6. Обчисліть об'єм повітря (вміст кисню прийняти 20% об'ємних), що витратиться для повного спалювання суміші.

(Учні самостійно на оцінку вирішують одну-дві задачі за завданням вчителя.)

Газоподібний стан речовини. Закон Авогадро. Молярний об'єм газу.

Речовини можуть перебувати в трьох агрегатних станах - твердому, рідкому і газоподібному. Частинки, з яких складаються тверді речовини, досить міцно пов'язані між собою, тому тверді речовини мають певну форму. Частинками твердих тіл можуть бути атоми, молекули, іони, що утворюють кристалічні структури. Ці частинки коливаються з амплітудою близько вузлів кристалічної решітки. У рідинах частинки пов'язані один з одним слабше і можуть пересуватися на досить великі відстані. Тому рідини володіють плинністю і набувають форму посудини, в якому вони знаходяться.

Перехід речовини з твердого стану в рідке відбувається при нагріванні, в результаті якого амплітуда коливань частинок поступово зростає. При деякій температурі частинки речовини набувають здатність залишати вузли решітки, відбувається плавлення. При охолодженні, навпаки, частки рідини втрачають здатність переміщатися і фіксуються в певному положенні, утворюючи тверду речовину. При звичайних умовах рідини, як правило, мають молекулярну будову. При високій температурі структура рідини може бути і інший (розплави солей і металів).

Взаємодія між молекулами набагато слабкіше, ніж між іонами в іонних кристалічних структурах; атомами, пов'язаними ковалентним зв'язком в атомних структурах; іонами металів, пов'язаними електронним газом в металевих структурах.

Тверде та рідке стану речовини мають загальну назву конденсована стан. Щільності речовин в конденсованому стані знаходяться в межах приблизно 0,5 - 22,5 г / см 3. Речовини в газоподібному стані мають значно менші щільності - близько 10 -2 - 10 -3 г / см 3. Перехід в газоподібний стан здійснюється в результаті нагрівання речовин, що знаходяться в конденсованому стані (кипіння рідин, сублімація твердих речовин). Газоподібні при звичайних умовах речовини складаються з молекул.

При переході в газоподібний стан частинки речовини долають сили міжмолекулярної взаємодії. Обсяг, який займає газ, це, по суті, обсяг вільного простору між хаотично рухаються молекулами газу. Величина цього простору визначається температурою і тиском. При цьому об'ємом, займаним самими молекулами, можна знехтувати. звідси випливає закон Авогадро :

У рівних обсягах різних газів при однакових умов міститься однакова кількість молекул.

Із закону Авогадро випливають два основні наслідки .

перше наслідок

Один моль будь-якого газу при однакових умовах займає однаковий об'єм. Цей обсяг називається молярним об'ємом газу ( V m ) , Який вимірюється в м 3 / моль (частіше в дм 3 / моль). Молярний об'єм газу дорівнює відношенню обсягу газу до його кількості:

Зрозуміло, що величина V m залежить від умов (температура, тиск). Для вирішення завдань необхідно запам'ятати величину V m при нормальних умовах (н.у.) - атмосферному тиску (101,3 кПа) і температурі танення льоду (0 0 С або 273,15 K).

При нормальних умовах V m = 22,4 дм 3 / моль, або

в одиницях СІ 0,0224 м 3 / моль.

другий наслідок

Щільності газів (або маси їх однакових обсягів) відносяться між собою як молярні маси газів.

Це видно з таких міркувань. Нехай є дві порції різних газів однакового обсягу (обсяги виміряні за однакових умов). Знайдемо їх маси:

Ставлення їх мас:

Якщо використовувати щільності:

Згідно із законом Авогадро n 1 = n 2, звідси:

Ставлення щільності газів, яке дорівнює відношенню молярних мас, називається відносної щільністю одного газу за іншим ( D ). D - величина безрозмірна.

Знаючи D і молярну масу одного газу, легко знайти молярну масу іншого газу:

; M 1 = M 2 × D.

приклади

М (х) = М (Н 2) × D = 2 × 8,5 = 17 г / моль

Газ з такою молярною масою - аміак NH 3 .

Щільність деякого газоподібного вуглеводню по повітрю дорівнює двом. Визначте молярну масу вуглеводню.

Середня молярна маса повітря дорівнює 29 г / моль.

М (х) = М (пов.) × D = 29 × 2 = 58 г / моль

Вуглеводень з такою молярною масою - З 4 Н 10, бутан.

Слід зазначити, що гази з молярною масою менше 29 легший за повітря, більше 29 - важче.

У розрахункових задачах можуть бути дані відносні щільності по азоту, кисню і інших газів. В цьому випадку для знаходження молярної маси необхідно помножити відносну щільність на молярну масу відповідно азоту (28 г / моль), кисню (32 г / моль) і т. Д.

Закон Авогадро широко застосовується в хімічних розрахунках. Оскільки для газів обсяги пропорційні кількостей речовин, то коефіцієнти в рівнянні реакції, що відображають кількості реагуючих речовин, пропорційні обсягам взаємодіючих газів. Очевидно, що обсяги повинні бути виміряні за однакових умов.

приклад

Який об'єм кисню потрібно для спалювання 2 дм 3 пропану? Обсяги виміряні при н. у.

З 3 Н 8 + 5О 2  3СО 2 + 4Н 2 О.

Із закону Авогадро випливає, що рівні об'єми різних газів містять однакове число молекул, і, відповідно, однакове число моль речовин. Нехай обсяг пропану дорівнює 1 дм 3. Тоді, з рівняння реакції, для спалювання 1 дм 3 пропану потрібно 5 дм 3 кисню, а для 2 дм 3 (двох літрів) - 10 дм 3 О 2.

Об'ємні відношення газів при хімічних реакціях.

мета: закріпити знання про газах, вміти обчислювати об'ємні відносини газів, за хімічними рівняннями використовуючи закон об'ємних відносин, застосовувати закон Авогадро та поняття молярного об'єму при вирішенні завдань.

устаткування: Картки з завданнями, на дошці закон Авогадро.

Хід уроку:

IОрг. момент

повторення

1. Які існують речовини в газоподібному стані?

(Н 2, N 2, О 2, СН 4, С 2 Н 6)

2.Як поняття характерно для цих газів? ("Обсяг")

3.Какой вчений припустив, що до складу газів входять 2 атома і які?

(А.Авогадро, Н 2, О 2, N 2 )

4. Який закон був відкритий Авогадро?

(В рівних об'ємних різних газів при однакових умовах (tі тиску) міститься однакова кількість молекул)

5. Згідно із законом Авогадро 1 моль будь-якого газу займає об'єм дорівнює (22,4 л / моль)

6. Які законом позначається обсяг газу? (Vм - обсяг молярний)

7. За якими формулами ми знаходимо:V, Vм, кількості речовини?

Vм = V v = V V = Vм ∙ v

v Vм

II. вивчення матеріалу

Коли вступив в реакцію реагент і отриманий продукт знаходиться в газоподібному стані, то за рівнянням реакції можна визначити їх об'ємні відносини.

Наприклад, розглянемо взаємодію водню з хлором. Наприклад рівняння реакції:

Н 2 + CI 2 = 2НС I

1 моль 1 моль 2 моль

22,4 л / молі 22,4 л / молі 44,8 л / молі

Як бачимо, 1 моль водню і 1 моль хлору, вступивши в реакцію, утворюють 2 моль хлороводню. Якщо скоротити ці числові значення обсягів на 22,4, то отримаємо об'ємне відносини 1: 1: 2. Таким способом можна визначити і об'ємні відносини газоподібних речовин при нормальних умовах.

Закон Авогадро, який грає важливу роль в хімічних розрахунках газоподібних речовин, формується таким чином:

У рівних обсягах при однакових зовнішніх умовах ( t і тиск) міститься однакове число молекул.

З цього закону випливає наслідок, що 1 моль будь-якого газу при нормальних умовах завжди займає один і той же обсяг (молярний об'єм газу). Рівний 22,4 л.

Коефіцієнти в рівняннях реакції показує число молей і число обсягів газоподібних речовин.

приклад: Розрахуйте, який обсяг кисню витрачається при взаємодії з ним 10м³ водню.

Запишіть рівняння реакції

10 м³ х м³

2Н 2 + О 2 = 2Н2О

2 моль 1 моль

2 м³ 1 м³

За рівняння реакції відомо, що водень і кисень вступають в реакцію в об'ємних відносинах 2: 1.

Тоді 10: 2 = Х: 1, Х = 5 м³. Отже, щоб 10м³ водню вступили в реакцію необхідно 5 м³ кисню.

Розрахунки із застосуванням закону Авогадро.

I тип завдань.

Визначення кількості речовини за відомим об'ємом газу і обчислення обсягу газу (н.у.) з виробництва кількості речовини.

Приклад 1.Обчисліть кількість молей кисню, обсяг якого при н.у. займає 89,6 л.

За формулою V = Vм ∙ vзнаходимо кількість речовиниv = V

Vм

v (O 2 ) = _____ 89,6л ___= 4 моль

22,4 л / моль Відповідь: v(O 2) = 4 моль

Приклад 2. Який обсяг при нормальних умовах займає 1,5 моль кисню?

v (O 2 ) = Vм ∙ v = 22,4 л / моль ∙ 1,5 моль = 33,6 л.

II тип завдань.

Обчислення обсягу (н.у.) по масі газоподібної речовини.

Приклад. Обчисліть, який обсяг (при н.у.) займають 96 г кисню. Спочатку знаходимо молярну масу кисню Про 2. Воно дорівнює М (О 2) = 32 г / моль.

Тепер за формулоюm = M ∙ v знаходимо.

v (O 2 ) = m = 96 г ____= 3 моль.

М 32 г / моль

Обчисліть об'єм, який займає 3 моль кисню (н.у), по формуліV = Vм ∙ v :

V(O 2 ) = 22,4 л / моль ∙ 3 моль = 67,2 л.

відповідь: V(O 2) = 67,2 л.

III. закріплення уроку

1. робота з упр. стор 80 (8,9)

2. д / з: параграф 29 стор. 80 упр. 10

Для хімічної реакції aA + bB = cC + dD

виконується співвідношення

де nА і nВ - кількості вступили в реакцію вихідних речовин, ПС і nD - кількості продуктів, що утворилися, а, b, с і d - стехіометричні коефіцієнти.

Від кількостей речовин легко перейти до їх масам:

Для газоподібних речовин частіше задають або визначають їх обсяги. Якщо реагент В і продукт D - гази, то проводять перехід від кількості цих речовин до їх обсягами:

При відомих (за умовою) кількості, масі або об'ємі (для газу) одного з речовин, що беруть участь в реакції, можна розрахувати значення всіх величин для інших речовин.

У разі суміші газів А та В, один з яких бере участь у реакції, можна знайти узяте співвідношення їх обсягів VA: VB, а при заданому співвідношенні - обсяг їх суміші (або навпаки).

Приклад рішення задачі

При високій температурі магній реагує з азотом, узятим у вигляді суміші з аргоном, загальним обсягом 5,6 л (н.у.), і утворює 15 г нітриду. Розрахуйте об'ємне відношення газів V (N2): V (Ar) у вихідній суміші.

завдання для самостійного рішеннячастини А

1. прореагував 6 л оксиду азоту (II) з 5 л кисню (обсяги виміряні при рівних умовах), отже, в кінцевій суміші об'ємне відношення продукту до одного з реагентів одно

2. У замкнутому посудині спалили 24 г графіту в 67,2 л (н. У.) Кисню і отримали об'ємне відношення кисень: продукт рівним

3. Пропустили через озонатор 7,5 моль кисню, який частково перетворився на озон. Останній повністю витрачений на «спалювання» (при нормальних умовах) 0,5 моль сірководню (перетворюється в SO2); отже, об'ємне відношення O3: O2 на виході з озонатора становило

4. Бромід калію масою 142,8 г прореагував кількісно в розчині з хлором, узятим у вигляді суміші з повітрям в об'ємному відношенні 1 (хлор): 2 (повітря). Загальний обсяг (у літрах) вихідної суміші газів був

5. Для повного згоряння 17,92 л (н.у.) суміші СН4 + Н2 потрібен 1 моль кисню. У вихідній суміші об'ємне відношення СН4: Н2 одно:

6. Газ А, отриманий при прожаренні 0,04 моль КClO3 на каталізаторі, змішали (при н. У.) В посудині з газом Б, що виділився при обробці 6 г кальцію водою, і отримали суміш з об'ємним відношенням А: Б, рівним

7. Після спалювання нитробензола в надлишку кисню отримана суміш продуктів (азот, вуглекислий газ, вода), в якій міститься 4 л (н. У.) Азоту, а об'ємне відношення N2: O2 одно 4: 1. В цих умовах вихідний обсяг ( в літрах, н. у.) кисню становив

8. Проведено термічний розклад 1 моль хлориду амонію в сталевому балоні, вже містив 11,2 л (н. У.) Аміаку. Кінцеве об'ємне відношення NH3: НCl одно

9. Суміш кисню і хлору з об'ємним відношенням 9: 1 використана для виділення 0,5 моль простого речовини з розчину KI, отже, загальний обсяг (у літрах, н. У.) Витраченої суміші газів дорівнює

10. Через озонатор пропустили кисень, отриманий при прожаренні 1 моль КClO3 на каталізаторі, при цьому 5% кисню перетворилося в озон і на виході з озонатора об'ємне відношення O2: O3 склало

Фізико-хімічні закономірності формування тонкоплівкових металополімерних систем з газової фази
Тонкоплівкові металлополімерниє матеріали (металізовані полімери, металеві вироби з тонким полімерним покриттям, багатошарові системи та ін.), Що формуються методами вакуумної техно ...

Епітаксиальні зростання Ge на поверхні Si (100)
З фізикою тонких плівок пов'язані досягнення та перспективи подальшого розвитку мікроелектроніки, оптики, приладобудування та інших галузей нової техніки. Успіхи микроминиатюризации електро ...

Компоненти, що володіють властивостями знижувати горючість полімерних матеріалів
Щорічно пожежі завдають економіці країни збиток у сотні мільйонів рублів. При згорянні полімерних матеріалів виділяється велика кількість токсичних газів, згубно діють на людину і ...