Przypomnijcie sobie: w jednakowych objętościach dwóch gazów w identycznych
warunkach występuje identyczna liczba molekuł (prawo Avogadra).
Wiele reakcji występuje z udziałem substancji gazowych, mianowicie węglowodorów. Badając reakcję wodoru z tlenem, francuski naukowiec Gay-Lussac odkrył, że dwie objętości wodoru zawsze reagują z jedną objętością tlenu, tworząc dwie objętości wody gazowej (pary wodnej). Badając kilka kolejnych reakcji, Gay-Lussac odkrył, że kiedy gazy reagują między sobą, ich objętości zawsze są skorelowane jedna do drugiej jak nieduże liczby całkowite (rys. 26.1).
To prawo Gay-Lussac opublikował w 1808 roku, otrzymało ono nazwę prawo stosunków objętościowych:
Rys. 26.1. Stosunek objętościowy gazów wchodzących w reakcję między sobą: a - 2 i wodoru reagują z 1 I tlenu, tworząc 2 I pary wodnej; b - 3 1 wodoru reagują z 1 I azotu, tworząc 2 I amoniaku
Objętości gazów, które wchodzą w reakcję oraz powstają w wyniku reakcji, są skorelowane jak niewielkie liczby całkowite.
To prawo jest łatwo wytłumaczyć, opierając się na prawie Avo-gadra, zgodnie z którym taka sama liczba molekuł substancji gazowej w podobnych warunkach zajmuje taką samą objętość. Jeśli w reakcji powstania wody w stanie gazowym na każdą molekułę tlenu w reakcję wstępuje dwie molekuły wodoru, wówczas objętość tlenu i wodoru musi mieć stosunek jak 1 do 2: z każdym litrem tlenu do reakcji muszą przystąpić dwa litry wodoru.
Zwróćcie uwagę! W reakcjach z substancjami gazowymi objętości gazów korelują jak liczby równe współczynnikom stechiometrycznym w równaniach reakcji.
Zgodnie z prawem stosunków objętościowych łatwo jest rozwiązywać zadania, w których trzeba obliczyć objętości substancji gazowych.
Zwróćcie uwagę! W zadaniach na określenie objętości gazów, z którymi mieliście do czynienia wcześniej, obowiązkowo podawano warunki pomiaru gazów (dokładniej wskazywano, że objętości wymierzono w normalnych warunkach), więc do obliczeń trzeba było korzystać z objętości molowej gazów (22,4 1/mol). Prawo Gay-Lussaca pozwala przeprowadzić obliczenia z objętościami gazów, wymierzonych w dowolnych warunkach. Najważniejszą rzeczą jest to, żeby wszystkie objętości mierzono w tych samych warunkach.
Francuski chemik i fizyk. Ukończył Szkołę Politechniczną w Paryżu. Od 1809 roku profesor chemii na Sorbonie, od 1806 roku - członek Paryskiej Akademii Nauk, a od 1822 roku - jej prezydent. Pracował w różnych dziedzinach fizyki i chemii. Niezależnie od Daltona odkrył prawo ustanawiające stosunek między stopniem rozprężania się gazów a temperaturą. Odkrył prawo objętości krotnych, opracował metodę chemiczną wydobywania metali alkalicznych. Udowodnił, że chlor i jod - to substancje proste. Po raz pierwszy zbudował krzywe zależności rozpuszczalności soli w wodzie od temperatury. Razem z Chevrelem otrzymał patent na produkcję świec stearynowych. Wynalazł przenośny barometr rtęciowy..
Zadanie. Obliczcie objętość tlenu potrzebną do spalenia metanu o objętości 1 litra. Jaka objętość dwutlenku węgla przy tym powstaje?
Do spalenia jednej molekuły metanu potrzebne są dwie molekuły tlenu. Odpowiednio objętości metanu i tlenu mają stosunek jak 1 : 2. Tak więc, na spalenie dowolnej objętości metanu traci się dwa razy więcej tlenu:
Współczynniki przed metanem i dwutlenkiem węgla we wzorze reakcji są takie same, więc ich objętości będą jednakowe: ile metanu spłonie, właśnie tyle dwutlenku węgla powstanie.
V(C02) = V(CH4) = 1 1.
Odpowiedź: 2 1, 1 1.
Myśl główna
Objętość gazów wchodzących w reakcję oraz powstających w wyniku reakcji mają stosunek jak niewielkie liczby całkowite, które są równe stechiometrycz-nie współczynnikom w równaniach reakcji
Pytania kontrolne
293. Podajcie definicję stosunków objętościowych.
294. Wytłumaczcie słuszność prawa stosunków objętościowych na podstawie prawa Avogadra.
Zadania utrwalające wiedzę
295. Ustalcie, w wyniku spalania którego gazu - metanu, etanu czy propanu -powstanie większa ilość dwutlenku węgla.
296. Zapiszcie wzór gazowanego homologu metanu, podczas spalania którego powstaje dwutlenek węgla o cztery razy większej objętości niż objętość węglowodoru początkowego.
297. Porównajcie w jakim przypadku powstanie więcej dwutlenku węgla: podczas spalania metanu o objętości 5 m3 czy masie 5 kg.
298. Niszcząca siła wybuchu gazu zależy od stosunku objętości produktów gazowych reakcji do objętości odczynników gazowych. Ustalcie w jakim przypadku siła niszcząca będzie większa: podczas wybuchu mieszaniny 1
I metanu czy 1 I propanu z odpowiednią ilością tlenu. Do obliczeń należy wziąć pod uwagę, że w reakcji występuje całkowite spalanie substancji, a powstała woda jest w stanie gazowym.
299. Obliczcie objętość tlenu potrzebną do całkowitego spalania mieszaniny składającej się z 40 l metanu i 20 I etanu.
300. Ułóżcie wzór reakcji całkowitego spalania: a) butanu; b) pentanu; c) hep-tanu. Jak zmienia się objętość tlenu, która jest potrzebna do całkowitego spalania alkanów, wraz ze wzrostem liczby atomów węgla w molekule?
301. Ile razy podczas spalania metanu objętość całkowita odczynników przekracza objętość całkowitą produktów? (Objętości powstałej wody można nie uwzględniać.)
302. Obliczcie, ile razy zwiększa się objętość mieszaniny etanu z tlenem, w której proporcja objętości gazów 2 : 7, w przypadku całkowitego wzajemnego współdziałania substancji (zakładamy, że powstaje woda w stanie gazowym).
303. Obliczcie objętość tlenu potrzebnego do całkowitego spalania siarkowodoru o objętości 15 I. Jaka objętość tlenku siarki(IV) przy tym powstanie?
304. Obliczcie objętości etanu i tlenu, które przystępują do reakcji oraz ilości powstałego dwutlenku węgla, jeśli: a) V/(C2H6) = 200 ml; b) 1/(02) = 3,5 I; b) ]/(C02) = 800 m3.
305. Obliczcie objętość tlenu potrzebnego do całkowitego spalania alkanu o objętości 3 I, którego gęstość względna w stosunku do helu wynosi 1818.
306. Obliczcie objętość ozonu, którą można uzyskać z tlenu o objętości 15 I.
Źródło: Chemia podręcznik dla klasy 9 Hryhorowycz