Відповіді на вправи: 13.8

13.8 Обчисліть значення невідомих величин і доповніть таблицю.

Речовина	n (моль)	m (г)	M (г/моль)	V (за н. у.)
Водень H₂	0,5	1	2	11,2 л
Азот N₂	0,00005	0,0014	28	1,12 мл
Кисень O₂	8	256	32	179,2 л
Амоніак NH₃	0,5	8,5	17	11,2 л

Стор.48

Навчальне дослідження №2

«Визначення молярного об'єму газів»

Прочитайте опис дослідження в підручнику на с. 117.

Висловіть гіпотезу щодо можливості вимірювання молярного об’єму газу в умовах шкільного кабінету хімії. Якими мають бути ваші дії для цього? Які умови та фактори слід урахувати в ході дослідження?

Можна експериментально визначити молярний об’єм газу, якщо виміряти об’єм кисню, що виділяється з певної кількості речовини при розкладі пероксиду водню.

Запишіть обладнання та реактанти, з якими ви працюватимете.

Обладнання: кристалізатор із водою, мірні циліндри, конічна колба, корок із газовідвідною трубкою, ваги, фільтрувальний папір.

Речовини: перекис водню, каталізатор, крейда, столовий оцет, розчин NaCl.

(1) Занотуйте умови здійснення експерименту:

температура 20 °C.

тиск (мм рт. ст.) 750 мм рт. ст.

тиск (Па) 100000 Па.

(2) Визначення молярного об’єму кисню.

Точне значення об’єму гідроген пероксиду, віміряне для експерименту:

V(розч. H₂O₂) = 10 мл;

ρ(розч. H₂O₂) = 1 г/мл;

w(H₂O₂) = 3% = 0,03.

Об’єм виділеного газу за умов експериментування:

V(O₂) = 108 мл = 0,108 дм³;

Об’єм виділеного газу за нормальних умов:

V(газу за н.у.) = V(газу)⋅p(Па)⋅0,0027t(°C)+273,15​ = 0,108⋅100000⋅0,0027293,15​ = 0,1 дм³.

Стор.49

Кількість речовини кисню n(O₂), який мав виділитися відповідно до взятого гідроген пероксиду.

Хімічне рівняння реакції, що відбувається 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂.

m(H₂O₂) = V • ρ • w = 5 мл • 1 г/мл • 0,03 = 0,15 г.

Mr(H₂O₂) = 34;

n(H₂O₂) = 0,15 : 34 ≈ 0,00441 моль.

n(O₂) = 0,00441 : 2 = 0,0022 моль.

Виміряне значення молярного об’єму кисню:

V(газу, л) = 0,108 л;

Vm = V(газу, л)n(газу, моль) = 0,108 : 0,0022 = 49,1 л/моль.

(3) Визначення молярного об’єму вуглекислого газу.

Маса аркуша для зважування: m(арк.) = 0,402 г;

Маса аркуша зі зразком крейди: m(арк.+крейди) = 0,707 г.

Маса аркуша крейди: m(крейди) = 0,707 – 0,402 = 0,305 г.

Об’єм виділеного газу за умов експериментування:

V(CO₂): 0,076 л.

Об’єм виділеного газу за нормальних умов:

V(газу за н.у.) = V(газу)⋅p(Па)⋅0,0027t(°C)+273,15​ = 0,076 • 100000 • 0,0027293,15​ = 0,0683 л.

Кількість речовини вуглекислого газу я(CO₂), який мав виділитися відповідно маси наважки крейди.

Хімічне рівняння реакції, що відбувається

CaCO₃ + 2CH₃COOH = Ca(CH₃COO)₂ + CO₂ + H₂O.

Mr(CaCO₃) = 100.

n(CO₂) = 0,305 : 100 = 0,00305 моль.

Виміряне значення молярного об’єму вуглекислого газу

Vm = V(газу, л)n(газу, моль) = 0,0683 : 0,00305 ≈ 22,4 л/моль.

Стор.50

Складіть стовпчикову діаграму, на яку нанесіть значення молярних об’ємів, отриманих вашою та іншими групами однокласників / однокласниць. Оцініть, у якої групи похибка вимірювання найбільша, а в якої — найменша.

Підбиваємо підсумки

1. Порівняйте значення молярного об’єму газу, яке є результатом дослідження, з молярним об’ємом газів за нормальних умов.

Молярний об’єм за нормальних умов становить 22,4 л/моль.

2. Чи справді молярний об’єм газу не залежить від складу (формули. газуватої речовини?

Так, не залежить.

3. Поясніть, чому важливо швидко закоркувати колбу після змішування реактантів.

Щоб газ не встиг частково вивітритись у повітря.

4. Чи можна виконувати дослідження за нормальних умов, щоб потім не перераховувати об’єми? Якщо ні, то поясніть, навіщо після дослідження перераховувати об’єм газу за нормальних умов.

У шкільних умовах неможливо створити нормальні умови (0 °C), тому об’єм газу обов’язково перераховують.

5. Чому для вимірювання об’єму кисню в описі зазначений приблизний об’єм розчину гідроген пероксиду, а занотовувати слід точний реально виміряний об’єм? Чи варто в описі зазначати точний (із точністю до 0,1 мл або 0,01 мл. необхідний об’єм розчину?

Для обчислень потрібно точне значення, бо навіть невелика похибка призведе до неточних результатів молярного об’єму.

Стор.51

6. Чому для вимірювання об’єму вуглекислого газу в описі зазначена приблизна маса крейди, а занотовувати слід точну виміряну масу? А от об’єм столового оцту точно вимірювати не треба.

Маса крейди потрібна для обчислень — її фіксують точно. Оцет беруть із надлишком, тож точність не обов’язкова.

7. Навіщо під час вимірювання об’єму вуглекислого газу наважку речовини переносять у колбу разом з аркушем паперу, на якому його відмірювали?

Щоб не втратити крейду, яка прилипла до паперу.

8. Порівняйте значення молярного об’єму, отримані різними групами, визначте точність вашого дослідження. Які чинники могли вплинути на точність результатів?

Значення різні через похибки: температура, тиск, об’єм газу, втрата речовини, неточне закоркування.

9. Як ви вважаєте, навіщо використовували сіль в експерименті зі збиранням вуглекислого газу?

Сіль зменшує розчинність CO₂ у воді, газ краще збирається.

Стор.52

14. Взаємодія оксидів з водою. Поняття про кислоти та основи