Номер 2, страница 85 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 19. Молярный объём газов. Глава 2. Важнейшие представители неорганических веществ. Количественные отношения в химии - номер 2, страница 85.

2. Сформулируйте закон Авогадро и следствия, вытекающие из этого закона.

Закон Авогадро

Закон Авогадро — это один из фундаментальных законов химии и физики, сформулированный итальянским учёным Амедео Авогадро в 1811 году.

Формулировка закона: В равных объёмах любых идеальных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Математически это можно выразить следующим образом: при постоянных давлении $P$ и температуре $T$ объём газа $V$ прямо пропорционален количеству вещества $n$ (числу молей), а следовательно, и числу молекул $N$.

$V \propto n$ или $\frac{V}{n} = \text{const}$

Для двух разных газов (или двух состояний одного газа) при одинаковых $P$ и $T$ справедливо:

$\frac{V_1}{n_1} = \frac{V_2}{n_2}$ или $\frac{V_1}{N_1} = \frac{V_2}{N_2}$

где $V_1$ и $V_2$ — объёмы газов, а $n_1$, $n_2$ (или $N_1$, $N_2$) — соответствующие количества вещества (или числа молекул).

Ответ: Закон Авогадро гласит, что в равных объёмах различных газов при одинаковых условиях (температура и давление) содержится одинаковое число молекул.

Следствия, вытекающие из закона Авогадро

Из закона Авогадро вытекает несколько важных следствий, которые широко применяются в химии и физике.

• Первое следствие: Молярный объём газа.

  Один моль любого идеального газа при одинаковых условиях занимает один и тот же объём. Этот объём называется молярным объёмом газа ($V_m$). При нормальных условиях (н.у.), то есть при температуре $T = 273,15$ К ($0^\circ$С) и давлении $P = 101,325$ кПа (1 атм), молярный объём любого газа составляет приблизительно 22,4 литра на моль.

  $V_m = \frac{V}{n} \approx 22,4$ л/моль (при н.у.)

  Это позволяет легко вычислять объём газа по его количеству вещества и наоборот: $V = n \cdot V_m$.

  Ответ: Следствием закона Авогадро является то, что 1 моль любого газа при нормальных условиях занимает объём 22,4 л, называемый молярным объёмом.

• Второе следствие: Относительная плотность газов.

  Отношение масс равных объёмов двух газов при одинаковых условиях равно отношению их молярных (или молекулярных) масс. Эта величина называется относительной плотностью одного газа по другому ($D$).

  Плотность газа $\rho = \frac{m}{V}$. Так как $m = n \cdot M$ и $V = n \cdot V_m$, то $\rho = \frac{n \cdot M}{n \cdot V_m} = \frac{M}{V_m}$.

  Относительная плотность газа 1 по газу 2:

  $D_2(1) = \frac{\rho_1}{\rho_2} = \frac{M_1/V_m}{M_2/V_m} = \frac{M_1}{M_2}$

  Это позволяет определять молярную массу неизвестного газа, измерив его плотность относительно газа с известной молярной массой (например, водорода $H_2$, $M \approx 2$ г/моль, или воздуха, средняя $M \approx 29$ г/моль).

  $M_1 = D_2(1) \cdot M_2$

  Ответ: Следствием закона Авогадро является то, что отношение плотностей двух газов (их относительная плотность) при одинаковых условиях равно отношению их молярных масс.

• Третье следствие: Существование числа Авогадро.

  Поскольку 1 моль любого вещества определяется как количество, содержащее определенное число структурных единиц (молекул, атомов), а 1 моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем, то из этого прямо следует, что число молекул в 1 моле любого вещества является постоянной величиной. Эта фундаментальная постоянная называется числом Авогадро ($N_A$).

  $N_A \approx 6,022 \times 10^{23}$ моль$^{-1}$

  Ответ: Закон Авогадро обосновывает существование универсальной постоянной — числа Авогадро, равного количеству частиц в одном моле любого вещества.