Номер 3, страница 95 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Объясните, почему молярные объёмы всех газов при одинаковых условиях равны. Чему равен молярный объём газа при нормальных условиях?

Объясните, почему молярные объёмы всех газов при одинаковых условиях равны.

Равенство молярных объемов газов при одинаковых условиях (то есть при одинаковых температуре и давлении) является прямым следствием закона Авогадро. Этот закон гласит, что в равных объемах любых идеальных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул.

Фундаментальная причина этого явления кроется в модели идеального газа, которая с высокой точностью описывает поведение реальных газов в широком диапазоне условий. Ключевые допущения этой модели заключаются в том, что собственный объем молекул газа и силы взаимодействия между ними пренебрежимо малы по сравнению с объемом, который занимает газ, и энергией теплового движения молекул.

Из этих допущений следует, что объем, занимаемый газом, определяется не индивидуальными свойствами его молекул (такими как размер, масса или форма), а исключительно количеством этих молекул, их кинетической энергией (которая напрямую зависит от температуры) и внешним давлением.

Математически это свойство описывается уравнением состояния идеального газа (уравнением Менделеева–Клапейрона):

$pV = nRT$

где $p$ – давление, $V$ – объем, $n$ – количество вещества в молях, $T$ – абсолютная температура, а $R$ – универсальная газовая постоянная.

Молярный объем ($V_m$) – это объем, который занимает один моль вещества ($n=1 \text{ моль}$), то есть $V_m = V/n$. Выразив его из уравнения состояния, мы получим формулу для молярного объема:

$V_m = \frac{V}{n} = \frac{RT}{p}$

Как видно из этой формулы, молярный объем идеального газа является функцией только температуры $T$ и давления $p$ и не зависит от химической природы газа. Следовательно, при одинаковых значениях $p$ и $T$ молярные объемы всех газов будут равны.

Ответ: Молярные объемы всех газов при одинаковых условиях равны, потому что в модели идеального газа объем, занимаемый самими молекулами, и силы взаимодействия между ними считаются пренебрежимо малыми. В результате объем газа зависит только от количества частиц (молей), температуры и давления ($V_m = RT/p$), а не от вида газа. Это положение известно как закон Авогадро.

Чему равен молярный объём газа при нормальных условиях?

Дано:

Найти:

$V_m$ — ?

Решение:

Молярный объем газа ($V_m$) можно рассчитать, используя выведенную ранее формулу, которая является следствием уравнения состояния идеального газа:

$V_m = \frac{RT}{p}$

Подставим числовые значения для нормальных условий в системе СИ:

$V_m = \frac{8.314 \frac{\text{Дж}}{\text{моль} \cdot \text{К}} \cdot 273.15 \text{ К}}{101325 \text{ Па}} \approx 0.022414 \frac{\text{м}^3}{\text{моль}}$

Для удобства результат часто выражают в литрах, используя соотношение $1 \text{ м}^3 = 1000 \text{ л}$:

$V_m \approx 0.022414 \frac{\text{м}^3}{\text{моль}} \cdot 1000 \frac{\text{л}}{\text{м}^3} = 22.414 \frac{\text{л}}{\text{моль}}$

В учебных и большинстве практических расчетов это значение принято округлять до $22.4$.

Ответ: Молярный объем газа при нормальных условиях (0 °C, 1 атм) равен $22.4 \text{ л/моль}$.