Основные параметры и законы, необходимые для решения задач по химии (масса тела, плотность вещества, давление, энергия топлива)

ТАКИМ ОБРАЗОМ, ЗНАЯ ПЛОТНОСТЬ ВЕЩЕСТВА И МАССУ ОДНОЙ МОЛЕКУЛЫ, МОЖНО ОПРЕДЕЛИТЬ ЧИСЛО МОЛЕКУЛ В 1М³ ВЕЩЕСТВА:

                            N =

4.  ДАВЛЕНИЕ. ЕДИНИЦЫ ДАВЛЕНИЯ – ПАСКАЛЬ- ЭТО ТАКОЕ ДАВЛЕНИЕ, КОТОРОЕ ПРОИЗВОДИТ СИЛА В 1 Н (НЬЮТОН) НА 1 М² (1Н/М²): ОБОЗНАЧАЕТСЯ Па

                   1Па = 1Н/М²

                   1 гПа (ГЕКТАПАСКАЛЬ)= 100 Па

                   1000 Па = 1 кПа

ДАВЛЕНИЕ :P ,  где Р-давление,                                        F - сила

S – площадь

ПРИМЕНЯЮТСЯ ВНЕСИСТЕМНЫЕ ЕДИНИЦЫ ДАВЛЕНИЯ :

                          1 мм.рт.ст.≈ 133,3 Па

НОРМАЛЬНОЕ АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕРАВНО 101325 Па  ИЛИ 1013 гПа, ИЛИ 0,1 Мпа, или 1 атмосфера, ИЛИ 760 мм.рт.ст.

5.  КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ. ЕДИНИЦЫ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ – ДЖОУЛЬ (Дж), ИЛИ кДж ВМЕСТО РАНЕЕ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ КАЛОРИИ (КАЛ.) :

                      1 КАЛ= 4,19 Дж

6.  ЭНЕРГИЯ ТОПЛИВА. УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТА СГОРАНИЯ ТОПЛИВА – КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ, ВЫДЕЛЯЮЩЕЕСЯ ПРИ ПОЛНОМ СГОРАНИИ ТОПЛИВА МАССОЙ 1 КГ – Q.

ЧТОБЫ ПОДСЧИТАТЬ КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ (q), ВЫДЕЛЯЮЩЕЕСЯ ПРИ СГОРАНИИ ТОПЛИВА МАССОЙ (m), НЕОБХОДИМО УДЕЛЬНУЮ ТЕПЛОТУ СГОРАНИЯ (Q) УМНОЖИТЬ НА МАССУ СГОРЕВШЕГО ТОПЛИВА (m) :

q = m∙Q

7.  УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.           СОСТОЯНИЕ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА, СВЯЗЫВАЮЩЕЕ ТРИ ПАРАМЕТРА – ДАВЛЕНИЕ (Р), ОБЪЕМ ( V) И ТЕМПЕРАТУРУ (Т), ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ СОСТОЯНИЕ ДАННОЙ МАССЫ ДОСТАТОЧНО РАЗРЕЖЕННОГО ГАЗА.

        ОДНА ИЗ ФОРМ ЗАПИСИ УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА НОСИТ НАЗВАНИЕ УРАВНЕНИЯ КЛАЙПЕРОНА:

=const,

Где  = R

       СОСТОЯНИЕ МОЛЯ ГАЗА ПРИ НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ИМЕЕТ ДЛЯ ВСЕХ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ ОДИНАКОВОЕ ЗНАЧЕНИЕ И НАЗЫВАЕТСЯ МОЛЯРНОЙ ГАЗОВОЙ ПОСТОЯННОЙ ИЛИ УНИВЕРСАЛЬНОЙ ГАЗОВОЙ ПОСТОЯННОЙ (R ).

ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛR : РАБОТА РАСШИРЕНИЯ ОДНОГО МОЛЯ ЛЮБОГО ГАЗА ПРИ НАГРЕВАНИИ НА 1 ГРАДУС.

=Rили PV = RT

ЕСЛИ ЧИСЛО МОЛЕЙ РАВНО ʋ (n), ТО PV= ʋRT

ЧИСЛО МОЛЕЙ ʋ (n)

ʋ, то

PV= ʋRT= RT

ЭТО УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ МАССЫ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА И НОСИТ НАЗВАНИЕ УРАВНЕНИЕ КЛАЙПЕРОНА-МЕНДЕЛЕЕВА.

ГАЗОВАЯ ПОСТОЯННАЯ R МОЖЕТ ПРИНИМАТЬ РАЗЛИЧНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЕДИНИЦ, В КОТОРЫХ ИЗМЕРЯЮТСЯ ДАВЛЕНИЕ И ОБЪЕМ.

       а) В СИСТЕМЕ СИ РАЗМЕРНОСТЬ RРАВНА 8,31 Дж/К.моль

       б) НАИБОЛЕЕ УПОТРЕБИТЕЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ R :

       Или 8,31∙10⁷ эрг/ К.моль, Т.К. 1 ЭРГ = 1∙10^-7 Дж = 1,987 кал/ К.моль. 1 кал.≈4,19 Дж

8. ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ. С ПОМОЩЬЮ УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА МОЖНО ИССЛЕДОВАТЬ ПРОЦЕССЫ, В КОТОРЫХ МАССА И ОДИН ИЗ ТРЁХ ПАРАМЕТРОВ (Р, V,T) ОСТАЮТСЯ НЕИЗМЕННЫМИ.

КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ЗАВИСИМОСТИ МЕЖДУ ДВУМЯ ПАРАМЕТРАМИ ПРИ ФИКСИРОВАННОМ ЗНАЧЕНИИ ТРЕТЬЕГО НАЗЫВАЮТ ГАЗОВЫМИ ЗАКОНАМИ.

       а) ЗАКОН БОЙЛЯ-МАРИОТТА ПОКАЗЫВАЕТ ЗАВИСИМОСТЬ ДАВЛЕНИЯ ГАЗА ОТ ОБЪЕМА ПРИ ПОСТОЯННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ (T=const):

или        P₀ V₀ = P₁ V₁

       ПРИ ПОСТОЯННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ ДАВЛЕНИЕ, ПРОИЗВОДИМОЕ ДАННОЙ МАССОЙ ГАЗА, ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО ОБЪЕМУ ГАЗА.

б)    ЗАКОН ШАРЛЯ ПОКАЗЫВАЕТ ЗАВИСИМОСТЬ ДАВЛЕНИЯ ДАННОГО ГАЗА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ (V=const):                                                                     

Или                     

       ДАВЛЕНИЕ ДАННОЙ МАССЫ ГАЗА ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО АБСОЛЮТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ.

в) ЗАКОН ГЕЙ-ЛЮСАКА ПОКАЗЫВАЕТ ЗАВИСИМОСТЬ  ОБЪЕМА  ДАННОГО ГАЗА  ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ (Т= const):

    или       

       ОБЪЕМ ДАННОЙ МАССЫ ГАЗА ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ ПРЯМО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО АБСОЛЮТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ.

9.ПРОПОРЦИЯ

a:b = c:d

aи d – крайние члены

bи  c – средние члены

ПРАВИЛО :ПРОИЗВЕДЕНИЕ КРАЙНИХ ЧЛЕНОВ ПРОПОРЦИИ РАВНО ПРОИЗВЕДЕНИЮ СРЕДНИХ ЧЛЕНОВ

a∙ d = b ∙ c

МОЛЬ – ЭТО КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА, КОТОРОЕ СОДЕРЖИТ СТОЛЬКО ЖЕ ЧАСТИЦ ( МОЛЕКУЛ, АТОМОВ, ЭЛЕКТРОНОВ), СКОЛЬКО АТОМОВ УГЛЕРОДА СОДЕРЖИТСЯ В 12 г ИЗОТОПА ¹²С.

МАССА 1 АТОМА  ¹²С РАВНА 12 а.е.м, ПОЭТОМУ ЧИСЛО АТОМОВ В 12 г ИЗОТОПА ¹²С РАВНО:

N_A= 12г / 12г∙ 1,66057∙10^-24 = 1/ 1,66057∙10^-24 = 6,0221∙10²³

ТАКИМ ОБРАЗОМ МОЛЬ ВЕЩЕСТВА СОДЕРЖИТ 6,0221∙10²³  ЧАСТИЦ ЭТОГО ВЕЩЕСТВА.

N_A – ПОСТОЯННАЯ АВОГАДРО, ИМЕЕТ РАЗМЕРНОСТЬ [N_A]=МОЛЬ^-1.

6,0221∙10²³ – ЧИСЛО АВОГАДРО

МОЛЯРНАЯ МАССА – ОДНА ИЗ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕЩЕСТВА, ОПРЕДЕЛЯЕМАЯ ОТНОШЕНИЕМ МАССЫ ВЕЩЕСТВА К ЕГО КОЛИЧЕСТВУ, ВЫРАЖАЕТСЯ В КГ/МОЛЬ, КГ/КМОЛЬ, ИЛИ Г/МОЛЬ, ОБОЗНАЧАЕТСЯ М_.

            НАПРИМЕР, М (H₂SO₄) = 0,098 КГ /МОЛЬ= 98 Г/МОЛЬ

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА (ОТНОСИТЕЛЬНАЯ) М_r– РАВНА ОТНОШЕНИЮ МАССЫ МОЛЕКУЛЫ К 1/12 МАССЫ АТОМА ¹²С.

НАПРИМЕР, ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА  М_r (H₂SO₄) РАВНА 98 Г

МОЛЯРНЫЙ ОБЪЕМ – ОБЪЕМ ВЕЩЕСТВА КОЛИЧЕСТВОМ 1 МОЛЬ, ОБОЗНАЧАЕТСЯ V_m;

НАПРИМЕР, V_m (Н₂О)= 1,8∙10^-5 М³/МОЛЬ или 0,018 Л/МОЛЬ.

       ДЛЯ ГАЗОВ ПРИ НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ V_m= 22,4 Л /МОЛЬ.

МОЛЯРНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ (ДЛЯ РАСТВОРА) -  ОТНОШЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА РАСТВОРЕННОГО ВЕЩЕСТВА К ЕДИНИЦЕ ОБЪЕМА РАСТВОРА. ОБОЗНАЧАЕТСЯ БУКВОЙ С.

НАПРИМЕР, С(KI)=0,5МОЛЬ/Л

МАССОВАЯ ДОЛЯ (W%)– ОТНОШЕНИЕ ЧАСТИ К ЦЕЛОМУ, ВЫРАЖАЕТСЯ В %

               W%= 100%

ОБЪЕМНАЯ ДОЛЯ (φ %)- ОТНОШЕНИЕ ЧАСТИ ОБЪЕМА К ЦЕЛОМУ.

φ % = 100%

       НАПРИМЕР, φ %(О₂)-21% - ОБЪЕМНАЯ ДОЛЯ КИСЛОРОДА В ВОЗДУХЕ СОСТАВЛЯЕТ 21%

МОЛЬНАЯ ДОЛЯ (χ%-[ХИ]) – ОТНОШЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ДАННОГО ВЕЩЕСТВА К ОБЩЕМУ КОЛИЧЕСТВУ ВЕЩЕСТВ В ДАННОМ РАСТВОРЕ, СМЕСИ ИЛИ В ИНОЙ СИСТЕМЕ

       НАПРИМЕР, χ%(Н₂О)=5%- МОЛЬНАЯ ДОЛЯ ВОДЫ СОСТАВЛЯЕТ 5%.

ВЫХОД ПРОДУКТА РЕАКЦИИ (η%-[ЭТА]) – ОТНОШЕНИЕ МАССЫ, ОБЪЕМА