Print bookPrint book

§ 6.1. Молярная концентрация газа

Site: Профильное обучение
Course: Химия. 11 класс
Book: § 6.1. Молярная концентрация газа
Printed by: Guest user
Date: Saturday, 25 May 2024, 8:54 AM

Газообразные вещества, в отличие от твёрдых и жидких, занимают весь предоставленный им объём. Поэтому в одном и том же сосуде может находиться разное количество газа. От этого количества будет зависеть давление в системе.

Определение количества газа и его доли в газовой смеси важно для разных практических целей. Например, следует выяснить, опасен ли для жизни уровень содержания метана или угарного газа в воздухе, пригоден ли для дыхания воздух в помещении с большим количеством углекислого газа или воздух на высоте 10 км, взрывоопасна ли данная смесь воздуха с водородом, в каком соотношении пары бензина должны смешиваться с воздухом в двигателе внутреннего сгорания.

Для решения подобных задач в качестве количественной характеристики используют молярную концентрацию газообразного вещества, которая показывает количество данного газообразного вещества в единице объёма.

Молярная концентрация газообразного вещества — величина, равная отношению его количества к объёму, который этот газ занимает:

bold italic c bold left parenthesis bold X bold right parenthesis bold equals fraction numerator bold italic n bold left parenthesis bold X bold right parenthesis over denominator bold italic V bold left parenthesis bold X bold right parenthesis end fraction.

Молярная концентрация газов измеряется в моль/дм3.

Например, молярная концентрация СО2 при нормальных условиях составляет:

c left parenthesis CO subscript 2 right parenthesis equals fraction numerator n left parenthesis CO subscript 2 right parenthesis over denominator V left parenthesis CO subscript 2 right parenthesis end fraction equals fraction numerator 1 space моль over denominator 22 comma 4 space дм cubed end fraction almost equal to 0 comma 0446 space моль divided by дм cubed.

Из приведённой выше формулы следует, что количество газообразного вещества в сосуде есть произведение молярной концентрации газа на объём сосуда, так как газ заполняет весь объём:

n left parenthesis straight X right parenthesis equals c left parenthesis straight X right parenthesis times V left parenthesis сосуда right parenthesis.

Понятие молярной концентрации газообразного вещества сходно с понятием молярной концентрации растворённого вещества, с которым вы ознакомились в курсе химии 8-го класса:

c left parenthesis straight X right parenthesis equals fraction numerator n left parenthesis straight X right parenthesis over denominator V left parenthesis straight р minus ра right parenthesis end fraction.

Причиной сходства является то, что растворённое вещество равномерно распределяется во всём объёме раствора, как и газообразное — во всём объёме сосуда.

Пример 1. Определите молярную концентрацию углекислого газа массой 3 г, находящегося в сосуде объёмом 4 дм3.

Дано:

m(CO2) = 3 г

V(сосуда) = 4 дм3

с(СО2) — ?

Решение

c left parenthesis straight X right parenthesis equals fraction numerator n left parenthesis straight X right parenthesis over denominator V left parenthesis сосуда right parenthesis end fraction

М left parenthesis СО subscript 2 right parenthesis equals 44 space straight г divided by моль.

n left parenthesis СО subscript 2 right parenthesis equals fraction numerator m left parenthesis CO subscript 2 right parenthesis over denominator M left parenthesis CO subscript 2 right parenthesis end fraction equals fraction numerator 3 space straight г over denominator 44 space straight г divided by моль end fraction almost equal to 0 comma 068 space моль.

c left parenthesis CO subscript 2 right parenthesis equals fraction numerator n left parenthesis CO subscript 2 right parenthesis over denominator V left parenthesis сосуда right parenthesis end fraction equals fraction numerator 0 comma 068 space моль over denominator 4 space дм cubed end fraction equals 0 comma 017 space моль divided by дм cubed.

Ответ: с(СО2) = 0,017 моль/дм3.

Молярная концентрация газообразного вещества — величина, равная отношению его количества к объёму, который этот газ занимает:

bold italic c bold left parenthesis bold X bold right parenthesis bold equals fraction numerator bold italic n bold left parenthesis bold X bold right parenthesis over denominator bold italic V bold left parenthesis bold X bold right parenthesis end fraction.

Вопросы, задания, задачи

1. Установите соответствие между величинами.

1. Объём газа.

2. Молярная концентрация газа.

3. Количество вещества.

4. Молярная концентрация вещества в растворе

А. с(NО2) = 0,15 моль/дм3.

Б. с(NaOH) = 0,15 моль/дм3.

В. V(H2S) = 4 дм3.

Г. n(СО2) = 2 моль

2. Определите молярную концентрацию аммиака количеством 0,7 моль в сосуде объёмом 14 дм3.

3. Определите массу сернистого газа в сосуде объёмом 400 см3, если молярная концентрация SO2 равна 0,5 моль/дм3.

4. Определите и сравните молярные концентрации трёх газов — водорода, азота и кислорода, если известно, что они находятся в сосудах объёмом по 5 дм3, а масса каждого из газов равна 7 г.

5. Сосуд объёмом 50 дм3 содержит гелий массой 10 г. В этот сосуд добавили гелий массой 8 г. Во сколько раз изменилась молярная концентрация газа? Как на исходную концентрацию гелия повлияет добавление аргона массой 8 г?

6. При газификации угля образовалась смесь газов, в которой на 1 дм3 СО приходится 4 дм3 Н2, 1 дм3 СН4, 3 дм3 СО2. Рассчитайте молярную концентрацию каждого газа в смеси.

7. Озон относится к веществам класса высокой опасности. Его предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны равна 0,1 мг/м3. При этом порог человеческого обоняния приблизительно равен 0,01 мг/м3. Рассчитайте молярную концентрацию озона в воздухе при его содержании 0,01 мг/м3.

8. Рассчитайте молярную концентрацию кислорода в воздухе (объёмная доля кислорода равна 21 %).

9. При действии соляной кислоты на твёрдое вещество выделился газ, относительная плотность которого по воздуху составляет 1,172. Какое из веществ использовал экспериментатор: СаС2, СаСО3, CaS, СаСl2?

10. Определите объём углекислого газа, выделившегося при действии соляной кислоты объёмом 0,5 дм3 на мрамор (карбонат кальция). Молярная концентрация кислоты составляет 2,7 моль/дм3.

Самоконтроль

1. Молярную концентрацию можно рассчитать по формулам:

а) begin mathsize 14px style c left parenthesis straight X right parenthesis equals fraction numerator n left parenthesis straight X right parenthesis over denominator V left parenthesis сосуда right parenthesis end fraction end style;

б) begin mathsize 14px style straight omega left parenthesis straight Э right parenthesis equals A subscript straight r left parenthesis straight Э right parenthesis space times space straight x over M subscript straight r end style;

в) begin mathsize 14px style c left parenthesis straight X right parenthesis equals fraction numerator n left parenthesis straight X right parenthesis over denominator V left parenthesis straight р minus ра right parenthesis end fraction end style;

г) begin mathsize 14px style n left parenthesis straight X right parenthesis equals fraction numerator N left parenthesis straight X right parenthesis over denominator N subscript straight A end fraction end style.

2. Молярная концентрация газообразного вещества имеет размерность:

  • а) дм3/моль;
  • б) моль/дм3;
  • в) г/дм3;
  • г) моль–1.

3. При н. у. объём 22,4 дм3 имеют вещества количеством 1 моль, формулы которых:

  • а) СаС2;
  • б) С2Н6;
  • в) СО2;
  • г) О3.

4. Молярная концентрация азота массой 5,6 г, находящегося в сосуде объёмом 20 дм3, равна (моль/дм3):

  • а) 0,001;
  • б) 0,01;
  • в) 0,02;
  • г) 0,1.

5. При нормальных условиях в сосуде объёмом 5 дм3 содержится газ массой 5,6 г. Его молярная концентрация составляет 0,04 моль/дм3. Этим газом может быть:

  • а) С2Н4;
  • б) С2Н6;
  • в) N2;
  • г) CО.