К содержанию

Молярный объём газа

Моли в литры и обратно, объём по массе, плотность газа. Всё при нормальных условиях.

Калькулятор

ЧТО ИЗВЕСТНО

Нормальные условия: 0 °C и 101,325 кПа

Как это считается

Объём газа равен количеству вещества, умноженному на молярный объём:

V=nVm,Vm=22,4 л/моль  (н. у.)

В этой формуле нигде не сказано, какой это газ — и в этом весь закон Авогадро. Моль водорода и моль углекислого газа при одинаковых условиях занимают одинаковые 22,4 литра, хотя весят 2 и 44 грамма. Молекулы в газе разнесены так далеко, что их собственный размер почти не влияет на объём.

Для жидкостей и твёрдых веществ правило не работает: там молекулы соприкасаются, и объём определяется именно их размером. Моль воды занимает 18 миллилитров, а не 22,4 литра.

Переход от массы к объёму всегда идёт через моли: граммы делим на молярную массу, моли умножаем на 22,4. Прямой формулы «граммы в литры» не существует — она была бы своей у каждого газа. Отсюда же берётся плотность: молярная масса, делённая на 22,4.

Примеры расчёта

Два моля любого газа

Vm=22,4 л/моль(н. у.)
  1. Находим объём газа

    V=nVm=222,4=44,8 л

    Объём газа зависит только от количества вещества, а не от того, какой это газ. Для твёрдых и жидких веществ правило не работает.

V=44,8 л,n=2 моль

В расчёте нигде не понадобилось, что это за газ — и это главное в законе Авогадро. Два моля водорода и два моля углекислого газа займут одинаковые 44,8 литра, хотя по массе отличаются в двадцать два раза.

От граммов кислорода к литрам

Vm=22,4 л/моль(н. у.)
  1. От массы к количеству вещества

    n=mM=3232=1 моль

    Молярная масса O2 равна 32 г/моль. Через количество вещества связываются масса и объём.

  2. Находим объём газа

    V=nVm=122,4=22,4 л

    Объём газа зависит только от количества вещества, а не от того, какой это газ. Для твёрдых и жидких веществ правило не работает.

  3. Масса и плотность газа

    m=nM=32 г,ρ=MVm=1,429 г/л

    Плотность газа при нормальных условиях получается делением молярной массы на 22,4 — отдельных данных для этого не нужно.

V=22,4 л,n=1 моль,m=32 г

Переход от массы к объёму всегда идёт через моли: граммы делим на молярную массу, моли умножаем на 22,4. Прямой формулы «граммы в литры» не существует, потому что она была бы своей у каждого газа.

Вопросы

Почему именно 22,4 литра?

Это объём моля идеального газа при нормальных условиях — 0 °C и 101,325 кПа. Значение следует из уравнения состояния и одинаково для всех газов, потому что молекулы в газе разнесены далеко и их собственный размер почти не влияет.

Правда ли, что у всех газов объём одинаковый?

При одинаковых условиях и одинаковом числе молей — да. Это и есть закон Авогадро. Два моля водорода и два моля углекислого газа занимают равные 44,8 литра, хотя по массе отличаются в двадцать два раза.

Можно ли сравнивать объёмы газов прямо по уравнению реакции?

Да, и переводить в моли для этого не обязательно. Раз одинаковое число молей всегда занимает одинаковый объём, объёмы реагирующих и образующихся газов относятся друг к другу как коэффициенты в уравнении. В 2H₂ + O₂ → 2H₂O водорода по объёму вдвое больше, чем кислорода, — при любых одинаковых условиях, не только при 22,4 л/моль.

Работает ли правило для жидкостей и твёрдых веществ?

Нет. Там молекулы соприкасаются, и объём определяется их собственным размером. Моль воды занимает 18 мл, а не 22,4 литра.

А если условия не нормальные?

Молярный объём меняется. При комнатной температуре он около 24 л/моль. Для произвольных условий считают по уравнению Менделеева — Клапейрона: pV = nRT.

Как найти плотность газа?

Разделить молярную массу на 22,4. Никаких дополнительных данных не нужно: у углекислого газа 44/22,4 ≈ 1,96 г/л, поэтому он тяжелее воздуха и скапливается внизу.

Что такое относительная плотность газа?

Отношение молярных масс двух газов. По водороду делят на 2, по воздуху — на 29. Это удобный способ определить неизвестный газ, не измеряя его массу напрямую.

Похожие калькуляторы

обновлено

Источники: закон Авогадро и молярный объём идеального газа при нормальных условиях (0 °C, 101,325 кПа) в объёме школьного курса химии · молярная масса считается по стандартным атомным массам IUPAC в школьном округлении.

Нашёл неточность — напиши через форму, поправим.