Вычисления объёмов газов по уравнению реакции на основе закона объёмных отношений газов

1. Вычисления объёмов газов по уравнению реакции на основе закона объёмных отношений газов

2. Закон объемных отношений газов

Французский учёный Гей-Люссак, изучая соотношение между объёмами
газов, вступающих в реакцию и образующихся в результате реакции
(образование воды из водорода и кислорода, образование оксидов азота,
хлористого водорода ), в 1808 г. пришёл к обобщению, известному как
закон объёмных отношений газов
Объёмы вступающих в реакцию газов и объемы
образующихся газообразных продуктов при одинаковых
условиях (температуре и давлении) относятся друг к
другу как небольшие целые числа
Жозе́ф Луи́ Гей-Люсса́к
6 декабря 1778г. – 9 мая 1850г.
французский химик и физик, член
Французской академии наук
Пример (синтез аммиака):
N₂(г) + 3H₂(г) → 2NH₃(г)
P, T = const.
1 моль 3 моль 2 моль
1V
3V
2V
Соотношение объемов
1 объем азота : 3 объема водорода : 2 объема аммиака.

3. Главное о законе объемных отношений газов

• Закон применим только к газообразным веществам (и реагентам, и
продуктам). Для жидкостей и твердых тел он не работает.
• Соблюдаются условия (температура и давление).
• Связь с законом Авогадро.
Гипотеза Авогадро объяснила закон Гей-Люссака: раз объемы
соотносятся как целые числа, то и число молекул в этих объемах должно
соотноситься так же, то есть реакция идет между определенными
порциями (молекулами) газа, это связало объемные отношения с
количеством частиц, а не с их массой.
• Практическое значение: закон используется для стехиометрических
расчетов в газовых реакциях, что важно в химической технологии.

4. В газовых реакциях отношение объёмов реагирующих веществ и продуктов реакции равно отношению соответствующих коэффициентов в

уравнении
реакции
Синтез хлороводорода
Горение метана
Из 1 объёма водорода и 1 объёма хлора
получается 2 объёма хлороводорода
Для сжигания 1 объёма метана нужно 2
объёма кислорода, при этом образуется 1
объём углекислого газа и 2 объёма водяного
пара.
H₂(г) + Cl₂(г) → 2HCl(г)
1 моль 1 моль 2 моль
1V 1V
2V
Помним о том, что
коэффициент «1»
не ставится, но
подразумевается
CH₄(г) + 2O₂(г) → CO₂(г) + 2H₂O(г)
1 моль 2 моль 1 моль 2 моль
1V
2V
1V
2V

5. Задача № 1

Какой объём кислорода (O₂) потребуется для полного сжигания 10 литров
водорода (H₂)? Все объёмы измерены при одинаковых условиях.
Запишем уравнение
реакции и расставим
коэффициенты
Отношение объёмов
веществ равно отношению
коэффициентов
Составляем пропорцию
Находим x
Записываем ответ к задаче
2H₂ + O₂ → 2H₂O
2V
1V
2V
2 л H₂ — 1 л O₂
10 л H₂ — x л O₂
x = (10 л * 1 л) / 2 л = 5 л
Потребуется 5 л кислорода

6. Задача №2

Какой объём аммиака (NH₃) образуется из 60 литров азота (N₂)? Объёмы
приведены к одинаковым условиям.
Запишем уравнение
реакции и расставим
коэффициенты
Отношение объёмов
веществ равно отношению
коэффициентов
Составляем пропорцию
Находим неизвестное
Записываем ответ к задаче
N₂ + 3H₂ → 2NH₃
1V
3V
2V
1 л N₂ — 2 л NH₃
60 л N₂ — x л NH₃
x = (60 л * 2 л) / 1 л = 120 л
Образуется 120 л аммиака

7. Задача №3

Смешали 5 л хлора (Cl₂) и 8 л водорода (H₂). Смесь взорвали. Какие
газы и в каком объёме останутся после реакции? Все объёмы
измерены при н.у.
Запишем уравнение реакции и
расставим коэффициенты
H₂ + Cl₂ → 2HCl
Отношение объёмов веществ
равно отношению
коэффициентов
1V 1V
Определяем, какой газ
прореагирует полностью
Составляем пропорцию и
находим неизвестное
Записываем ответ к задаче
2V
Реакция идёт 1:1. Значит, газы прореагируют в равных объёмах.
Для 5 л Cl₂ нужно ровно 5 л H₂.
H₂ дан в избытке: 8 л − 5 л = 3 л водорода останется.
Хлор прореагирует полностью.
1 л Cl₂ — 2 л HCl
5 л Cl₂ — x л HCl
x = 10 л
После реакции останутся: 3 л водорода и 10 л
хлороводорода. Хлора не останется.

8. Краткий алгоритм решения типовых задач

1.Записать уравнение реакции, расставить коэффициенты, подписать
объёмные соотношения.
2.Составить пропорцию на основе этих соотношений, используя
данные из условия.
3.Решить пропорцию и найти искомый объём.
4. Важно: Убедиться, что все объёмы в задаче относятся к газам и
приведены к одинаковым условиям (или н.у.).
5.Если в условии даны объёмы двух реагирующих газов, необходимо
определить, какой из них прореагировал полностью. Расчёты
объема продуктов вести по газу, который прореагирует полностью.