Объемные отношения газов при химических реакциях урок. Тема. Объемные отношения газов при химических реакциях

Газообразное состояние вещества. Закон Авогадро. Молярный объём газа.

Вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном. Частицы, из которых состоят твердые вещества, достаточно прочно связаны между собой, поэтому твердые вещества имеют определенную форму. Частицами твердых тел могут быть атомы, молекулы, ионы, образующие кристаллические структуры. Эти частицы колеблются с небольшой амплитудой около узлов кристаллической решетки. В жидкостях частицы связаны друг с другом слабее и могут передвигаться на довольно большие расстояния. Поэтому жидкости обладают текучестью и приобретают форму сосуда, в котором они находятся.

Переход вещества из твердого состояния в жидкое происходит при нагревании, в результате которого амплитуда колебаний частиц постепенно возрастает. При некоторой температуре частицы вещества приобретают способность покидать узлы решетки, происходит плавление. При охлаждении, наоборот, частицы жидкости теряют способность перемещаться и фиксируются в определенном положении, образуя твердое вещество. При обычных условиях жидкости, как правило, имеют молекулярное строение. При высокой температуре структура жидкости может быть и другой (расплавы солей и металлов).

Взаимодействие между молекулами гораздо слабее, чем между ионами в ионных кристаллических структурах; атомами, связанными ковалентной связью в атомных структурах; ионами металлов, связанными электронным газом в металлических структурах.

Твердое и жидкое состояния вещества имеют общее название конденсированное состояние . Плотности веществ в конденсированном состоянии находятся в пределах примерно 0,5 – 22,5 г/см 3 . Вещества в газообразном состоянии имеют значительно меньшие плотности – порядка 10 –2 – 10 –3 г/см 3 . Переход в газообразное состояние осуществляется в результате нагревания веществ, находящихся в конденсированном состоянии (кипение жидкостей, возгонка твердых веществ). Газообразные при обычных условиях вещества состоят из молекул.

При переходе в газообразное состояние частицы вещества преодолевают силы межмолекулярного взаимодействия. Объем, который занимает газ, это, по существу, объем свободного пространства между хаотически движущимися молекулами газа. Величина этого пространства определяется температурой и давлением. При этом объемом, занимаемым самими молекулами, можно пренебречь. Отсюда следует закон Авогадро :

В равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул.

Из закона Авогадро вытекают два основных следствия .

Первое следствие

Один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем. Этот объем называется молярным объемом газа ( V m ) , который измеряется в м 3 /моль (чаще в дм 3 /моль). Молярный объем газа равен отношению объема газа к его количеству:

Понятно, что величина V m зависит от условий (температура, давление). Для решения задач необходимо запомнить величину V m при нормальных условиях (н.у.) – атмосферном давлении (101,3 кПа) и температуре таяния льда (0 0 С или 273,15 K ).

При нормальных условиях V m = 22,4 дм 3 /моль, или

в единицах СИ 0,0224 м 3 /моль.

Второе следствие

Плотности газов (либо массы их одинаковых объемов) относятся между собой как молярные массы газов.

Это видно из следующих соображений. Пусть имеются две порции различных газов одинакового объема (объемы измерены при одинаковых условиях). Найдем их массы:

Отношение их масс:

Если использовать плотности:

По закону Авогадро n 1 =n 2 , отсюда:

Отношение плотностей газов, равное отношению молярных масс, называется относительной плотностью одного газа по другому ( D ). D – величина безразмерная.

Зная D и молярную массу одного газа, легко найти молярную массу другого газа:

; M 1 = M 2 × D.

Примеры

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

Газ с такой молярной массой – аммиак NH 3 .

Плотность некоторого газообразного углеводорода по воздуху равна двум. Определите молярную массу углеводорода.

Средняя молярная масса воздуха равна 29 г/моль.

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

Углеводород с такой молярной массой – С 4 Н 10 , бутан.

Следует отметить, что газы с молярной массой меньше 29 легче воздуха, больше 29 – тяжелее.

В расчетных задачах могут быть даны относительные плотности по азоту, кислороду и другим газам. В этом случае для нахождения молярной массы необходимо умножить относительную плотность на молярную массу соответственно азота (28 г/моль), кислорода (32 г/моль) и т. д.

Закон Авогадро широко применяется в химических расчетах. Поскольку для газов объемы пропорциональны количествам веществ, то коэффициенты в уравнении реакции, отражающие количества реагирующих веществ, пропорциональны объемам взаимодействующих газов. Очевидно, что объемы должны быть измерены при одинаковых условиях.

Пример

Какой объем кислорода потребуется для сжигания 2 дм 3 пропана? Объемы измерены при н. у.

С 3 Н 8 + 5О 2  3СО 2 + 4Н 2 О.

Из закона Авогадро следует, что равные объемы различных газов содержат одинаковое число молекул, и, соответственно, одинаковое число моль веществ. Пусть объем пропана равен 1 дм 3 . Тогда, из уравнения реакции, для сжигания 1 дм 3 пропана потребуется 5 дм 3 кислорода, а для 2 дм 3 (двух литров) – 10 дм 3 О 2 .

Объемные отношения газов при химических реакциях.
Цель: закрепить знания о газах, уметь вычислять объемные отношения газов, по химическим уравнениям используя закон объемных отношений, применять закон Авогадро и понятие молярного объёма при решении задач.
Оборудование: Карточки с задачами, на доске закон Авогадро.
Ход урока:
I Орг. момент
Повторение
1.Какие существуют вещества в газообразном состоянии?
(Н2, N2, О2, СН4, С2 Н6)
2.Какое понятие характерно для этих газов? («Объем»)
3.Какой ученый предположил, что в состав газов входят 2 атома и какие?
(А.Авогадро, Н2, О2, N2)
4. Какой закон был открыт Авогадро?
(В равных объемных различных газов при одинаковых условиях(t и давления) содержится одинаковое число молекул)
5. По закону Авогадро 1 моль любого газа занимает объем равен (22,4 л/моль)
6.Каким законом обозначается объем газа? (V м – объем молярный)
7. По каким формулам мы находим: V, Vм, количества вещества?
Vм = V v = V V = Vм ∙ v
v Vм
II. Изучение материала
Когда вступивший в реакцию реагент и полученный продукт находится в газообразном состоянии, то по уравнению реакции можно определить их объемные отношения.
Например, рассмотрим взаимодействие водорода с хлором. Например уравнение реакции:
Н2 + CI2 = 2НСI
1 моль 1 моль 2 моль
22,4 л/моли 22,4 л/моли 44,8 л/моли
Как видим, 1 моль водорода и 1 моль хлора, вступив в реакцию, образуют 2 моль хлороводорода. Если сократить эти числовые значения объемов на 22,4, то получим объемное отношения 1:1:2. Таким способом можно определить и объемные отношения газообразных веществ при нормальных условиях.
Закон Авогадро, играющий важную роль в химических расчетах газообразных веществ, формируется следующим образом:
В равных объемах при одинаковых внешних условиях (t и давление) содержится одинаковое число молекул.
Из этого закона вытекает следствие, что 1 моль любого газа при нормальных условиях всегда занимает один и тот же объем (молярный объем газа). Равный 22,4 л.
Коэффициенты в уравнениях реакции показывает число молей и число объемов газообразных веществ.
Пример: Рассчитайте, какой объем кислорода расходуется при взаимодействии с ним 10м³ водорода.
Запишим уравнение реакции
10 м³ х м³
2Н2 + О2 = 2Н2О
2 моль 1 моль
2 м³ 1 м³
По уравнению реакции известно, что водород и кислород вступают в реакцию в объемных отношениях 2:1.

Тогда 10:2 = Х:1, Х = 5 м³. Следовательно, чтобы 10м³ водорода вступили в реакцию необходимо 5 м³ кислорода.

Расчеты с применением закона Авогадро.
I тип задач.
Определение количества вещества по известному объему газа и вычисление объема газа (н.у.) по производству количеству вещества.
Пример 1. Вычислите количество молей кислорода, объем которого при н.у. занимает 89,6 л.
По формуле V = Vм ∙ v находим количество вещества v = V
Vм
v(O2) = _____89,6л___ = 4 моль
22,4 л/моль Ответ: v(O2) = 4 моль
Пример 2. Какой объем при нормальных условиях занимает 1,5 моль кислорода?
v(O2) = Vм ∙ v = 22,4 л/моль ∙ 1,5 моль = 33,6 л.

II тип задач.
Вычисление объема (н.у.) по массе газообразного вещества.
Пример. Вычислите, какой объем (при н.у.) занимают 96 г кислорода. Сначала находим молярную массу кислорода О2. Оно равно М (О2) = 32 г/моль.
Теперь по формуле m = M ∙ v находим.
v(O2) = m = 96 г____ = 3 моль.
М 32 г/моль
Вычислите объем, занимаемый 3 моль кислорода (н.у), по формуле V = Vм ∙ v: V(O2) = 22,4 л/моль ∙ 3 моль = 67,2 л.
Ответ: V(O2) = 67,2 л.
III. Закрепление урока
1. работа с упр. стр 80 (8,9)
2. д/з: параграф 29 стр. 80 упр. 10

Приложенные файлы

Цели урока:

Просмотр содержимого документа
«Химия 9 класс Объемные отношения газов в химических реакциях. Вычисление объемных соотношений газов по химическим уравнениям.»

Урок химии по теме «Объёмные отношения газов в химических реакциях. Вычисление объёмных соотношений газов по химическим уравнениям»

Урок № 3 по методике критического мышления

Цели урока: формировать знания учащихся о законе объёмных отношений для газообразных веществ на примере химических реакций органических веществ; формировать умение применять закон объёмных соотношений для расчетов по химическим уравнениям. Совершенствовать умения учащихся решать расчетные задачи по уравнениям химических реакций. Развивать умение учащихся составлять химические задачи. Развивать критическое мышление. Формировать положительное отношение к изучению предмета, добросовестное отношение к выполняемому заданию.

Оборудование: карточки- задания.

Ход урока.

I .Разминка (Учащиеся привлекаются к высказыванию собственных мыслей)

А. Франс «Когда человек мыслит, он имеет сомнение, но он уверен, когда…»

Как бы вы закончили эту фразу?

Учащиеся работают в группах. Записывают предложенные варианты. Выбирают те, которые по их мнению подходят больше.

Вывод: «Когда человек мыслит, он имеет сомнение, но он уверен, когда действует».

Я надеюсь, что дело, которым мы будем заниматься на уроке, вас заинтересует и вы проявите свои способности и умения.

ІІ. Мотивация познавательной деятельности.

Объявление темы и задач урока.

Ш. Степень актуализации

По диаграмме Вена вспомнить химические свойства алкенов и алкинов.

Чему равен молярный объём любого газа при н.у.

Ответ: 22,4 л/ моль

Как формулируется закон Авогадро?

Ответ: В одинаковых объёмах разных газов при одинаковых условиях (t,p) содержится одинаковое число молекул.

Вывод: объёмы газообразных реагентов и продуктов реакции соотносятся как их коэффициенты в уравнениях реакции. Эта закономерность используется для химических расчетов.

Творческое задание: (Дает возможность убедиться в стойких знаниях учащихся по теме)

В трех пронумерованных пробирках, закрытых пробками, находятся: метан, этилен, ацетилен. Как распознать, где какой газ находится?

IV . Степень осознания (доведение до сознания учащихся материала, который опирается на проблемность, поиск истины).

Усиленная лекция («Карусель»: сначала даются основные понятия по решению задач; по окончании учащиеся объединяются в пары, решают подобные задачи; составляют подобные задачи, которые решает соседняя пара и т.д.)

Объём хлора (н.у.), который вступит в реакцию с 7 л пропена, равен:

а) 14 л; б) 10 л; в) 7 л; г) 22,4 л.

3. Вычислить объём воздуха, который понадобится для сжигания смеси,

которая состоит из 5 л этилена и 7 л ацетилена (н.у.).

Укажите, какой объём водорода необходим для полного гидрирования 7 л этилена в соответствии с уравнением реакции:

С 2 Н 4 + Н 2 = С 2 Н 6 а) 7 л; б) 6 л; в) 14 л; г) 3,5 л.

Работа в парах. Учащиеся, объединившись в пары, составляют подобные задачи, которые решает соседняя пара:

Объём водорода, необходимый для полного гидрирования 15 л бутина, равен: а) 15 л; б) 30 л; в) 7,5 л; г) 3.5 л.

Какой объём хлора присоединится к 5 л ацетилена в соответствии с уравнением реакции С 2 Н 2 + 2Cl 2 = С 2 Н 2 Cl 2:

а) 5 л; б) 10 л; в) 2,5 л; г) 22,4 л.

3. Вычислить объём воздуха, который необходимо потратить на сжигание

10 м 3 ацетилена (н.у.).

V . Рефлексия

Выполнение задания по карточке.

Вычислить объём водорода, который необходим для полного гидрирования вещества Х.

(Учащиеся самостоятельно заполняют таблицу, после окончания работы сверяют ответы).

	Объём вещества Х,л	Формула вещества Х	Уравнение гидрирования	водорода,л

V І . Выводы по уроку

Формулируются задания на следующий урок.

V І I . Итоги урока

VIII . Домашнее задание

Проработать параграф 23, выполнить упражнения 206, 207 на стр. 149

Поурочные планы Сычевой Л.Н..

Класс: __8___ Дата: __________________

Тема «Молярный объем газов. Закон Авогадро. Относительная плотность газов. Объемные отношения газов при химических реакциях»

Цель : закрепление навыков решения задач по формулам и уравнениям химических реакций.

Задачи:

продолжить формирование понятия «моль»;

познакомить учащихся с законом Авогадро и областью его применения;

ввести понятия «молярный объем», «относительная плотность газов»;

развивать логическое мышление и умение применять полученные знания.

План урока

Мотивация учащихся;

Повторение необходимых терминов и понятий;

Изучение нового материала;

Закрепление (на каждом этапе изучения темы);

Рефлексия.

Ход урока

Перед вхождением в новую тему необходимо повторить основные ключевые термины, понятия и формулы:

Что такое «моль»?

Что такое «молярная масса»?

Что такое «число Авогадро»?

Как обозначается величина «количество вещества»?

Напишите формулы нахождения молярной массы вещества, числа Авогадро.

Два ученика решают задачи у доски:

1. Вычислите массу 3,5 моль воды. Определите число молекул, содержащихся в этом количестве вещества.

2. Какое количество вещества железа соответствует массе 112 г?

Учащиеся на местах также решают задачу: вычислите количество вещества кислорода, содержащееся в 3,2 г. Найдите число молекул в этом количестве вещества.

После непродолжительного времени (5 мин.) обсуждаем решение всех задач

Объяснение закона Авогадро: в равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул (одинаковое количество вещества).

(Школьники в тетрадях составляют опорный конспект. Выделяют величину 22,4 л – это объем, который занимает 1 моль любого газа при нормальных условиях).

Разбираем примеры расчетных задач:

1. Какое количество вещества азота составляет 11,2 л?

2. Какой объем займут 10 моль кислорода?

После этого учащимся предлагается самостоятельная работа по вариантам:

Задание	1-ый вариант	2-ой вариант	3-ый вариант	4-ый вариант
	водорода	кислорода
Определите объем газа	кислорода			водорода
Определите количество вещества
Определить массу

На следующем этапе урока рассматриваем применение величины молярного объема (22,4 л) при решении расчетных задач по уравнениям химических реакций:

1. Какой объем кислорода необходим для взаимодействия с 6,4 г меди?

2. Какое количество алюминия подвергается окислению 13,44 л кислорода?

3. Какой объем кислорода потребуется на сжигание 4 л этана (С 2 Н 6 )?

На примере третьей задачи показываю учащимся решение ее с применением закона объемных отношений газов. Уточняю, что так решаются те задачи, где речь идет только о газообразных веществах. Делаю акцент учащихся на формуле и прошу обратить на нее внимание, запомнить.

Для химической реакции aA + bB = cC + dD

выполняется соотношение

где nА и nВ – количества вступивших в реакцию исходных веществ, пС и nD – количества образовавшихся продуктов, а, b, с и d – стехиометрические коэффициенты.

От количеств веществ легко перейти к их массам:

Для газообразных веществ чаще задают или определяют их объемы. Если реагент В и продукт D – газы, то проводят переход от количеств этих веществ к их объемам:

При известных (по условию) количестве, массе или объеме (для газа) одного из веществ, участвующих в реакции, можно рассчитать значения всех величин для остальных веществ.

В случае смеси газов А и В, один из которых участвует в реакции, можно найти взятое соотношение их объемов VA: VB, а при заданном соотношении – объем их смеси (или наоборот).

Пример решения задачи

При высокой температуре магний реагирует с азотом, взятым в виде смеси с аргоном, общим объемом 5,6 л (н.у.), и образует 15 г нитрида. Рассчитайте объемное отношение газов V(N2): V(Ar) в исходной смеси.

Задания для самостоятельного решения части А

1. Прореагировало 6 л оксида азота (II) с 5 л кислорода (объемы измерены при равных условиях), следовательно, в конечной смеси объемное отношение продукта к одному из реагентов равно

2. В замкнутом сосуде сожгли 24 г графита в 67,2 л (н. у.) кислорода и получили объемное отношение кислород: продукт равным

3. Пропустили через озонатор 7,5 моль кислорода, который частично превратился в озон. Последний полностью затрачен на «сжигание» (при нормальных условиях) 0,5 моль сероводорода (превращается в SO2); следовательно, объемное отношение O3: O2 на выходе из озонатора составляло

4. Бромид калия массой 142,8 г прореагировал количественно в растворе с хлором, взятым в виде смеси с воздухом в объемном отношении 1 (хлор): 2 (воздух). Общий объем (в литрах) исходной смеси газов был

5. Для полного сгорания 17,92 л (н.у.) смеси СН4 + Н2 потребовался 1 моль кислорода. В исходной смеси объемное отношение СН4: Н2 равно:

6. Газ А, полученный при прокаливании 0,04 моль КClO3 на катализаторе, смешали (при н. у.) в сосуде с газом Б, выделившимся при обработке 6 г кальция водой, и получили смесь с объемным отношением А: Б, равным

7. После сжигания нитробензола в избытке кислорода получена смесь продуктов (азот, углекислый газ, вода), в которой содержится 4 л (н. у.) азота, а объемное отношение N2: O2 равно 4: 1. В этих условиях исходный объем (в литрах, н. у.) кислорода составлял

8. Проведено термическое разложение 1 моль хлорида аммония в стальном баллоне, уже содержавшем 11,2 л (н. у.) аммиака. Конечное объемное отношение NH3: НCl равно

9. Смесь кислорода и хлора с объемным отношением 9: 1 использована для выделения 0,5 моль простого вещества из раствора KI, следовательно, общий объем (в литрах, н. у.) затраченной смеси газов равен

10. Через озонатор пропустили кислород, полученный при прокаливании 1 моль КClO3 на катализаторе, при этом 5 % кислорода превратилось в озон и на выходе из озонатора объемное отношение O2: O3 составило

Физико-химические закономерности формирования тонкопленочных металлополимерных систем из газовой фазы
Тонкопленочные металлополимерные материалы (металлизированные полимеры, металлические изделия с тонким полимерным покрытием, многослойные системы и др.), формируемые методами вакуумной техно...

Эпитаксиальный рост Ge на поверхности Si(100)
С физикой тонких пленок связаны достижения и перспективы дальнейшего развития микроэлектроники, оптики, приборостроения и других отраслей новой техники. Успехи микроминиатюризации электронн...

Компоненты, обладающие свойствами понижать горючесть полимерных материалов
Ежегодно пожары наносят экономике страны ущерб в сотни миллионов рублей. При сгорании полимерных материалов выделяется большое количество токсичных газов, пагубно действующих на человека и...