В однакових об'ємах різних газів за однакових умов (температура і тиск) міститься однакова кількість молекул.

де V_m – об'єм газу (позначення одиниці м³/моль або л/моль); V – об'єм речовини системи; n — кількість речовини системи. Приклад запису:

V_m газу (н.у.) ≈ 22,4 л/моль.

У 1860 р. на Міжнародному з'їзді хіміків у м. Карлсруе вчення Авогадро дістало загальне визнання. З'їзд дав сильний поштовх розвитку атомно-молекулярного вчення, який став особливо бурхливим після відкриття Д.І.Менделєєвим періодичного закону хімічних елементів.

На основі закону Авогадро визначають молярні маси газуватих речовин. Чим більша маса молекул газу, тим більша маса одного й того самого об'єму газу. В однакових об'ємах газів за однакових умов міститься однакове число молекул, а значить, і молів газів. Відношення мас однакових об'ємів газів дорівнює відношенню їх молярних мас:

де m₁ – маса певного об'єму першого газу; m₂— маса такого самого об'єму другого газу; М₁, М₂ — молярні маси відповідно першого і другого газів.

Відношення маси певного об'єму одного газу до маси такого самого об'єму іншого газу (взятого за однакових умов) називається густиною першого газу за другим (по­значається літерою D):

звідки М₁ = М₂D.

Звичайно густину газу визначають відносно найлегшого газу — водню (позначають D_H). Молярна маса водню дорівнює 2,016 г/моль або наближено 2 г/моль. Тому матимемо:

Молекулярна маса речовини в газуватому стані дорівнює його подвоєній густині за воднем.

Часто густину газу визначають відносно повітря (D_n). Хоча повітря є сумішшю газів, все ж говорять про його середню молярну масу. Вона дорівнює 29 г/моль. У цьому випадку молярна маса визначається за виразом

Визначення молекулярних мас показало, що молекули простих газів складаються з двох атомів (Н₂, F₂, Сl₂, О₂, N₂), а молекули благородних газів — з одного атома (Не, Ne, Аr, Кr, Хе, Рn). Для благородних газів поняття "молекула" й "атом" рівноцінні. Однак молекули деяких інших простих речовин складаються з трьох і більше атомів, наприклад молекули озону О₃, фосфору Р₄, пари сірки за невисоких температур S₈.

На основі закону Авогадро здійснюють різні розрахунки — обчислення об'єму, маси, густини газів за нормальних умов, молярної маси газуватих речовин, а також відносної густини газів.

в) Закон Бойля –Маріотта;

Для розв'язування розрахункових хімічних задач, пов'язаних з газуватими речовинами, часто доводиться використовувати газові закони, що вивчаються в шкільному курсі фізики. Не розглядаючи їх тут детально, запишемо лише формулюван­ня та формули, необхідні для розрахунків.

Закон Бойля -Маріотта: за сталої температури об'єм даної кількості газу обернено пропорційний тиску, під яким він перебуває. Звідси

Де р — тиск; V — об'єм газу.

г) Закон Гей-Люссака: за сталого тиску зміна об'єму газу прямо пропорційна температурі, тобто

де Т — температура в кельвінах (К).

д) Об'єднаний газовий закон Бойля –Маріотта і Гей-Люссака:

Ця формула звичайно застосовується для обчислення об'єму газу за даних умов, якщо відомий його об'єм за інших умов. Якщо здійснюється перехід від нормальних умов (або до нормальних умов), то цю формулу записують так:

де р_о, V₀, Т₀ — відповідно тиск, об'єм і температура газу за нормальних умов (р_о = 101 325 Па, Т_о = 273 К).

е) Якщо відома маса або кількість газу, а потрібно обчислити його об'єм, або навпаки, використовують рівняння Менделєєва — Клапейрона:

або

де n — кількість речовини газу, моль; m — маса, г; М — молярна маса газу, г/моль; R — універсальна газова стала. R= 8,31 Дж/моль · К).

Рівнянням стану ідеального газу — рівнянням Клапейрона—Менделєєва:

де Р — тиск газу, Па; V— об'єм газу, м³; т — маса газу, г; М— молярна маса газу, г/моль; Т—абсолютна температура, К; R — універсальна газова стала, що дорівнює 8,31 Дж/(моль · К).

Значення R = змінюється залежно від одиниць вимірювання тиску та

об'єму: R = 62 360 мм рт.ст. · мл/(моль· К), якщо тиск вимірюється в мілі­метрах ртутного стовпа, а об'єм — у мілілітрах; R = 0.082 атм · л/(моль · К), якщо тиск вимірюється в атмосферах, а об'єм — у літрах.

Значення молекулярних мас, визначені цими способами, не зовсім точні, оскільки застосовані для обчислень газові закони і рівняння цілком справедливі лише для розріджених газів. Точніші обчислення роблять на підставі аналізу речовини.

Завдання для самоперевірки:

1. Які ви знаєте газові закони, їх визначення?

2. Прикладний характер вивчення цих законів.

3. Яку масу матиме азот об’ємом 30л за нормальних умов?

4. Який об’єм займатиме за t^o 20^оС і тиску 250кПа аміак масою 51г? (стор. 15 Г.П.Хомченко)

Завдання по перевірці знань студентів з теми «Хімічні поняття і закони»:

а) тестові завдання

№ з/п	Питання	Відповіді
	1.1.1. Укажіть речення, в яких мова йде про просту речовину:	Фосфор входить до складу ортофосфатної кислоти	Фосфор входить до складу нервових тканин	фосфор, взаємодіючи з киснем, виступає відновником	білий фосфор світиться у темряві
	1.1.2. Укажіть речення, у якому мова йде про хімічний елемент:	кисень розчиняється у воді	Оксисен входить до складу води	кисень підтримує горіння	кисень важчий за повітря
	1.1.3. Укажіть речення, в якому мова йде про хімічний елемент:	азот є складовою частиною повітря	вибухова речовина тротил містить Нітроген	формула азоту N2	рідкий азот іноді використовується для заморожування продуктів
	1.1.4. Укажіть речення, у яких мова йде про просту речовину:	випади ртуті отруйні	природною сполукою Меркурію є кіновар	ртуть-це рідкий метал	ртуть міститься у медичних термометрах
	1.1.5. Укажіть речення, у якому мова йде про хімічний елемент:	Купрум входить до складу малахіту	дріт зроблено з міді	вміст азоту в повітрі складає 78% (за об’ємом)	усі живі організми на Землі дихають киснем
	1.1.6. Чистою речовиною є:	морська вода	солодкий чай	кухонна сіль	повітря
	1.1.7. Суміш кухонної солі та піску можна розділити за допомогою:	фільтрування	перегонки	послідовних операцій: обробка водою, фільтрування та упарювання розчину	магніту
	1.1.8. До сумішей належать:	кров	кисень	дистильована вода	натрій хлорид
	1.1.9. Фільтруванням можна розділити суміш:	бензину й води	річного піску й води	піску й тирси	рослинної олії й води
	1.1.10. Суміш алюмінієвого та залізного ломів можна розділити за допомогою:	фільтрування	перегонки	послідовних операцій: обробка водою, фільтруванням та упарюванням розчину	магніту
	1.1.11. Чистою речовиною є:	вуглекислий газ	кров	повітря	молоко
	1.1.12. Для розділення суміші води з машинним мастилом може бути використана різниця компонентів за:	кольором	густиною	магнітними властивостями	розміром молекул
	1.1.13. Суміш етилового спирту та води можна розділити за допомогою:	фільтрування	перегонки	послідовних операцій: обробка водою, фільтрування та упарювання розчину	магніту
	1.1.14. У процесі затвердіння води виділяється теплота. Теплота також виділяється у процесі горіння вугілля. Ці явища відповідно:	хімічне та фізичне	фізичне та хімічне	обидва хімічні	обидва фізичні
	1.1.15. Фізичним природним явищем слід вважати:	утворення глюкози в зелених рослинах	лісову пожежу	висихання дощових калюж	процес дихання рослин
	1.1.16. Хімічним природним явищем слід вважати:	вітер	морський приплив	висихання дощових калюж	фотосинтез
	1.1.17. Фізичним природнім явищем слід вважати:	скисання молока	горіння водню	здрібнювання крейди	розклад води під дією електричного струму
	1.1.18. Хімічним явищем слід вважати:	заморожування води	кипіння води	горіння водню	здрібнювання крейди
	1.1.19. До фізичних явищ належить:	утворення льоду	сонячне затемнення	морський прибій	горіння деревини
	1.1.20. До хімічних явищ належить:	горіння сірки	плавлення скла	випадіння снігу	утворення крохмалю в зелених рослинах
	1.1.21. Світіння (горіння) електролампочки та горіння свічки є відповідно явищами:	хімічним та фізичним	фізичним та хімічним	хімічними	фізичними
	1.1.22. Які словосполучення побудовані правильно?	молекула сульфатної кислоти	молекула повітря	іон Хлору	атом малахіту
	4.1.23. Які словосполучення побудовані правильно?	атом Гелію	молекула Гелію	атом Оксигену	молекула кисню
	1.1.24. Які словосполучення побудовані правильно?	молекула оцту	іон Сульфуру	атом спирту	молекула розчину сульфатної кислоти
	1.1.25. Які словосполучення побудовані правильно?	молекула калію	іон Кальцію	атом Цинку	молекула нітратної кислоти
	1.1.26. Які словосполучення побудовані правильно?	молекула сірки	іон Гелію	атом вуглекислого газу	молекула хлоридної кислоти
	1.1.27. Які словосполучення побудовані правильно?	атом оцтової кислоти	іон Барію	атом амоніаку	молекула фторидної кислоти
	1.1.28. Які словосполучення побудовані правильно?	молекула води	іон Неону	атом кисню	молекула ортофо-фатної кислоти
	1.1.29. Які словосполучення побудовані правильно?	молекула сірководню	іон літію	атом води	молекула силікатної кислоти
	1.1.30. Знайдіть формулу, яка відповідає запису «два вільні атоми Сульфуру»:	2S8	2SO3	2S	CS2
	1.1.31. Знайдіть запис, який відповідає формулі 2SO2:	два вільні атоми Оксигену	одна двоатомна молекула кисню	дві двоатомні молекули кисню	дві одноатомні молекули кисню
	1.1.32. Знайдіть формулу, яка відповідає твердженню «Три двоатомні молекули водню»:	3Н	NH3	3H2	3H2O
	1.1.33. Знайдіть запис, який відповідає формулі:	чотири вільні атоми Фосфору	один вільний атом Фосфору	одна чотирьохатомна молекула фосфору	чотири чотирьохатомні молекули фосфору
	1.1.34. Знайдіть формулу, яка відповідає твердженню «Дві двоатомні молекули фосфору»:	2N2	NH3	2N	2H NO2
	1.1.35. Знайдіть запис, який відповідає формулі 2Na:	дві молекули натрію	одна молекула, що складається з двох атомів Натрію	дві молекули, що складаються з двох атомів Натрію	два вільні атоми Натрію
	1.1.36. Знайдіть формулу, яка відповідає запису «Тривільні атоми Оксигену»:	2СО2	HN O3	О3	ЗО
	1.1.37. За 1 а. о. м. прийнято:	1/12 маси атома нукліду 12С	1/12 маси природної суміші атомів нуклідів Карбону	1/16 маси атома нукліду 16О	1/14 маси атома нукліду 14N
	1.1.38. Відносна атомна маса — це:	маса атома в грамах	маса атома в будь-яких умовних одиницях	відношення маси атома до маси 1/16 маси атома нукліду 16 О	відношення маси атома до маси 1/12 атома нукліду 12С
	1.1.39.Відносна молекулярна маса - це:	відношення маси молекули до маси 1/12 атома нукліду 12С	маса молекули в будь-яких умовних одиницях	маса молекули в грамах	маса молекули в кисневих одиницях
	1.1.40. У яких одиницях може бути виражена абсолютна маса атома речовини?	у міліграмах	у спеціальних умов-них одиницях маси	у грамах	у кілограмах
	1.1.41.У яких одиницях може бути виражена абсолютна маса молекули речовини?	у міліграмах	у спеціальних умов-них одиницях маси	у грамах	у кілограмах
	1.1.42. Кількість речовини не вимірюється в:	а.о.м.	г	моль	г/моль
	1.1.43.Про поняття «моль» не можна сказати, що це:	маса однієї молекули	маса 6,02-1023 молекул	кількість часток в 1 молі речовини	кількість речовини, що містить 6,02 ·1023 частинок(атомів, молекул, йонів).
	1.1.44. 1 моль - це:	одиниця вимірювання кількості речовини	кількість речовини, що містить 6,02 • 1023 структур­них одиниць	маса 22,4 л газу (н.у.)	відношення маси речовини до її кількості
	1.1.45.Молярна маса чисельно дорівнює масі:	однієї молекули речовини	6,02-1023 структурних одиниць речовини	22,4 л газу (н.у.)	1 моль речовини
	1.1.46.Укажіть одиницю молярної маси:	г	моль-1	л/моль	моль
	1.1.47.За нормальних умов 22,4 л - це:	1 л води у вигляді пари	об'єм 3,01 • 1023 молекул газу	молярний об'єм будь-якого газу	об'єм 6,02 ·1023 молекул газу
	1-1.48.Укажіть твердження, які справедливі для сталої Авогадро:	безрозмірна величина	одиниця вимірювання – моль -1	чисельно дорівнює число атомів у 23 г натрію	чисельно дорівнює кількості молекул в 1 моль речо­вини.
	1.1.49.За однакової маси та однакових зовнішніх умов для різних газів кількість молекул більша в тому газі, для якого:	менше значення молярної маси	більше значення молярної маси	більший об'єм, що його займає газ;	менший об'єм, що його займає газ
	1.1.50.Укажіть речовини, для яких об'єм 1 моля за н. у. дорівнює 22,4 л:	вода	йод	кисень	азот
	1.1.51. Укажіть одиницю вимірювання:	моль/л.	г/моль.	Л.	л/моль.
	1.1.52.Укажіть гази, які є легшими за повітря:	озон	амоніак	метан	хлор
	1.1.53.Укажіть гази, які є важчими за повітря:	водень	вуглекислий газ	азот	фтор
	1.1.54.Зразки міді отримані різними способами з таких речовин: червоного Си2О, чорного CuO, білого CuSO4, си-нього CuSO4 · 5H2O, темно-зеленого (СиОН)2СО3 і темно- коричневого СиСl2. Чи відрізняються зразки міді один від одного за фізичними та хімічними властивостями?	так	ні	це залежить від спо-собу одержання міді	серед наведених відповідей нема жодної правильної
	1.1.55. Внаслідок різних реакцій отримано воду: 1) NaOH+HCl NaCl + H2O; 2) CuSO4· 5H2O CuSO4+ 5H2O; 3) C2 H5OH C2 H4+5H2O; 4) 2H2O2 O2+ 2H2O	після дистиляції вода має склад, однаковий в усіх випадках	після дистиляції вода має склад, різний в усіх випадках	після дистиляції вода має склад, однаковий у першому та другому випадках	після дистиляції вода має склад, однаковий у третьому та четвер-тому випадках

Задачі по темі “ Початкові хімічні поняття „

Задачі

1. Визначте середню масу відповідних атома та молекули (в кг), якщо відомо, що маса атома Карбону-12 дорівнює 1,993∙10^{-26 кг (табл. 1)}

Таблиця 1

Розрахунок середньої маси молекули треба проводити за формулою:

m(молекули) =Мr(молекули)∙m(а. о. м.)

2. Для кожної сполуки визначте (табл. 2):

а) відносну молекулярну масу;

б) молярну масу;

в) масову частку хімічного елемента, позначеного в дужках.

Таблиця 2

3. Розрахувати всі невідомі величини, вказані у табл. 3 (незаповнені графи), за відомими величинами (заповнені графи).

Таблиця 3.

4.Визначте число атомів кожного з елементів, які містяться в 5 моль води.

5. Визначте число атомів кожного з елементів, які містяться в 1,5 л

вуглекислого газу (н. у.).

6. Визначте, в якій кількості речовини сульфур(ІV) оксиду міститься таке число молекул, скільки атомів в 10 г кальцію.

7. Визначте, в якій кількості речовини гідроген хлориду НСl міститься таке число молекул, скільки атомів в 15 г натрію.

8. Змішали порошкоподібні метали: цинк масою 25 г, мідь масою 30 г і залізо масою 45 г. Визначте масову частку міді в отриманій суміші.

9. Визначте число атомів Ніколу у зразку сплаву нікелю з міддю масою 150 г, якщо масова частка нікелю в сплаві становить 20%.

10. У зразку сплаву міді зі сріблом число атомів Купруму дорівнює кількості атомів Аргентуму. Визначте масову частку міді в сплаві.

11. Визначте масові частки елементів у нітратній кислоті HNO₃.

12. Визначте масові частки елементів у калій силікаті K₂SiO₃.

13. У якій сполуці масова частка Купруму більша: купрум(ІІ) оксиді СuO чи купрум (І) оксиді Сu₂O? Відповідь підтвердіть розрахунками.

14. У якій сполуці масова частка Оксисену більша: нітроген(ІІ) оксиді NO чи нітроген(ІV) оксиді NO₂? Відповідь підтвердіть розрахунками.

15. Кількість речовини калій оксиду К₂О дорівнює 0,5 моль. Визначте масу кисню, необхідного для отримання цього зразка оксиду.

16. Кількість речовини натрій карбонату Na₂CO₃ дорівнює 0,8 моль. Визначте масу натрію, необхідного для отримання цього зразка карбонату.

17. Визначте відносну густину амоніаку за киснем та повітрям.

18. Визначте відносну густину вуглекислого газу за повітрям та воднем.

19. Визначте молярну масу газу, густина якого за воднем дорівнює 35,5.

20. Визначте масу 1 л (н. у.) таких газів: а) азоту N₂; б) метану СН₄ ;

в) кисню О₂; г) чадного газу СО.

21. Визначте об’ємну частку азоту в суміші, яка містить 32 л азоту, 48 л

вуглекислого газу, 36 л гелію, 14 л водню (н. у.).

22. В суміші міститься 3,01∙10²³ молекул кисню і 1,505∙10²³ молекул азоту. Визначте об’ємні (н. у.) та масові частки компонентів суміші.

23. Визначте формулу речовини, якщо відомі масові частки елементів, що складають цю молекулу: ω(Сl)=92,21%, все інше становить Карбон.

24. Визначте формулу речовини, масова частка Карбону в якій дорівнює 84%, а Гідрогену 16%.

25. Масові частки Феруму та Сульфуру в сполуці дорівнюють 46,67% та

53,33%. Визначте формулу сполуки.

26. Масова частка Сульфуру в його оксиді в 1,5 рази менша за масову частку Оксисену. Визначте формулу сполуки.

27. Масові частки Натрію, Фосфору та Оксисену в сполуці дорівнюють 37,71%, 23,31% та 42,15%. Визначте формулу сполуки.

28. Нітроген утворює оксид, відносна густина якого за Гелієм дорівнює 19, а масова частка Оксисену 63,16%. Визначте формулу оксиду.

29. Масові частки Натрію, Силіцію та Оксисену в сполуці дорівнюють 37.71 %, 22,95% та 39,34%. Визначте формулу сполуки.

30. Масові частки Кальцію, Гідрогену, Фосфору та Оксисену в сполуці дорівнюють 29,40%, 0,74%, 22,80% та 47,06%. Визначте формулу сполуки.