10.7: Перетворення між кротами та обсягом газу

Малюнок$\PageIndex{1}$ (Кредит: CK-12 Foundation; Джерело: CK-12 Foundation; Ліцензія: CK-12 Навчальні матеріали ліцензії)

Як можна сказати, скільки газу в цих ємностях?

Невеликі газові баки часто використовуються для подачі газів для хімічних реакцій. Газовий манометр дасть деяку інформацію про те, скільки знаходиться в баку, але потрібні кількісні оцінки, щоб реакція змогла приступити до завершення. Знання того, як розрахувати необхідні параметри для газів, дуже корисно, щоб уникнути вичерпання раніше бажаного.

Перетворення між кротами та об'ємом газу

Молярний об'єм при STP може бути використаний для перетворення від кротів до обсягу газу та від обсягу газу до молів. Рівність$1 \: \text{mol} = 22.4 \: \text{L}$ є основою для коефіцієнта перетворення.

Приклад$\PageIndex{1}$: Converting Gas Volume to Moles

Багато металів реагують з кислотами з утворенням газоподібного водню. Певна$86.5 \: \text{L}$ реакція виробляє газ водню при STP. Скільки родимок водню було вироблено?

Рішення

Крок 1: Перерахуйте відомі величини та плануйте проблему.

Відомий

• $86.5 \: \text{L} \: \ce{H_2}$
• $1 \: \text{mol} = 22.4 \: \text{L}$

Невідомий

• родимки Н ₂

Застосовуйте коефіцієнт переведення для перетворення з літрів в молі.

Крок 2: Розрахуйте.

$$86.5 \: \text{L} \: \ce{H_2} \times \frac{1 \: \text{mol} \: \ce{H_2}}{22.4 \: \text{L} \: \ce{H_2}} = 3.86 \: \text{mol} \: \ce{H_2}\nonumber$$

Крок 3: Подумайте про свій результат.

Обсяг виробленого газу майже в чотири рази перевищує молярний об'єм. Те, що газ є водень, не грає ніякої ролі в розрахунку.

Приклад$\PageIndex{2}$: Convertig Moles to Gas Volume

Який$4.96 \: \text{mol}$ обсяг$\ce{O_2}$ займає на СТП?

Рішення

Крок 1: Перерахуйте відомі величини та плануйте проблему.

Відомий

• $4.96 \: \text{mol} \: \ce{O_2}$
• $1 \: \text{mol} = 22.4 \: \text{L}$

Невідомий

• Обсяг O ₂

Крок 2: Розрахуйте.

$$4.96 \: \text{mol} \times 22.4 \: \text{L/mol} = 111.1 \: \text{L}\nonumber$$

Крок 3: Подумайте про свій результат.

Обсяг здається правильним, враховуючи кількість родимок.

Приклад$\PageIndex{3}$: Converting Volume to Mass

Якщо ми знаємо обсяг проби газу на СТП, ми можемо визначити, яка маса присутня. Припустимо, що ми маємо$867 \: \text{L}$$\ce{N_2}$ на STP. Яка маса газу азоту?

Рішення

Крок 1: Перерахуйте відомі величини та плануйте проблему.

Відомий

• $867 \: \text{L} \: \ce{N_2}$
• $1 \: \text{mol} = 22.4 \: \text{L}$
• Молярна маса$\ce{N_2} = 28.02 \: \text{g/mol}$

Невідомий

• маса N ₂

Крок 2: Розрахуйте.

Почнемо з визначення кількості молів присутнього газу. Ми знаємо, що 22,4 літра газу при СТП дорівнює одному молю, так:

$$867 \: \text{L} \times \frac{1 \: \text{mol}}{22.4 \: \text{L}} = 38.7 \: \text{mol}\nonumber$$

Ми також знаємо молекулярну масу$\ce{N_2}$$\left( 28.0 \: \text{g/mol} \right)$, тому ми можемо потім розрахувати вагу газу азоту в 867 літрах:

$$38.7 \: \text{mol} \times \frac{28 \: \text{g}}{1 \: \text{mol}} = 1083.6 \: \text{g} \: \ce{N_2}\nonumber$$

Крок 3: Подумайте про свій результат.

У багатоступінчастої задачі переконайтеся, що одиниці перевіряють.

Резюме

• Показано перетворення між молями та об'ємом газу.

Рецензія

1. У проблемах вище, чому газ завжди був при стандартній температурі і тиску?
2. Контейнер містить 45,2 л газу N ₂ при STP. Скільки кротів газу N ₂ знаходиться в ємності?
3. Якби газ в попередній задачі був газ СН ₄ при СТП замість газу N ₂, то скільки молів газу СН ₄ було б?