В состав воздуха входит несколько различных газов: кислород, азот, углекислый газ, благородные газы, водяные пары и некоторые другие вещества. Содержание каждого из этих газов в чистом воздухе строго определенно.
Для того чтобы выразить состав смеси газов в цифрах, т. е. количественно, используют особую величину, которую называют объемной долей газов в смеси.
Объемную долю газа в смеси обозначают буквой φ (фи).
Что же показывает объемная доля газа в смеси, или, как говорят, каков физический смысл этой величины? Она показывает, какую часть общего объема смеси занимает данный газ.
Если бы нам удалось разделить 100 л воздуха на отдельные газообразные компоненты, мы получили бы около 78 л азота N 2 , 21 л кислорода О 2 , 0,03 л углекислого газа СО 2 , в оставшемся объеме содержались бы так называемые благородные газы (главным образом аргон Аr) и некоторые другие вещества (рис. 77).
Рис. 77. Диаграмма атмосферного воздуха
Давайте рассчитаем объемные доли этих газов в воздухе:
Сумма объемных долей всех газов в смеси всегда равна 1, или 100%:
Тот воздух, который мы выдыхаем, гораздо беднее кислородом (его объемная доля снижается до 16%), зато содержание углекислого газа возрастает до 4% . Такой воздух для дыхания уже непригоден. Вот почему помещение, в котором находится много людей, надо регулярно проветривать.
В химии, в производстве чаще приходится сталкиваться с обратной задачей: определять объем газа в смеси по известной объемной доле. Вычислим, к примеру, какой объем кислорода содержится в 500 л воздуха.
Из определения объемной доли газа в смеси
выразим объем кислорода:
Подставим в уравнение числа и рассчитаем объем кислорода:
Кстати, для приближенных расчетов объемную долю кислорода в воздухе можно принять равной 0,2, или 20%.
При расчете объемных долей газов в смеси можно воспользоваться одной маленькой хитростью. Зная, что сумма объемных долей равна 100%, для «последнего» газа в смеси эту величину можно рассчитать вычитанием из 100% известных величин.
Задача 5. Анализ атмосферы Венеры показал, что в 50 мл ве-нерианской атмосферы содержится 48,5 мл углекислого газа и 1,5 мл азота. Рассчитайте объемные доли газов в атмосфере этой планеты.
2. Вычислим объемную долю азота в смеси, зная, что сумма объемных долей газов в смеси равна 100% :
С помощью какой величины измеряют содержание компонентов в смесях другого типа, например в растворах? Понятно, что в этом случае пользоваться объемной долей неудобно. На помощь приходит новая величина, о которой вы узнаете на следующем уроке.
Вопросы и задания
- Что такое объемная доля компонента в газовой смеси?
- Объемная доля аргона в воздухе 0,9%. Какой объем воздуха необходим для получения 5 л аргона?
- При разделении воздуха было получено 224 л азота. Какие объемы кислорода и углекислого газа были получены при этом?
- Объемная доля метана в природном газе составляет 92%. Какой объем этой газовой смеси будет содержать 4,6 мл метана?
- Смешали 6 л кислорода и 2 л углекислого газа. Найдите объемную долю каждого газа в полученной смеси.
Определение массовой или объемной доли выхода продукта реакции от теоретически возможного
Количественную оценку выхода продукта реакции от теоретически возможного выражают в долях единицы или в процентах и рассчитывают по формулам:
M практ / m теорет ;
M практ / m теорет *100 %,
где (этта)- массовая доля выхода продукта реакции от теоретически возможного;
V практ / V теорет ;
V практ / V теорет * 100 %,
где (фи) - объемная доля выхода продукта реакции от теоретически возможного.
Пример 1. При восстановлении водородом оксида меди(II) массой 96 гполучена медь массой 56,4 г. Сколько это составит оттеоретически возможного выхода?
Решение:
1.Записываем уравнение химической реакции:
CuO + H 2 = Cu + Н 2 О
1 моль1 моль
2. Вычисляем химическое количество оксида меди (II ):
М(С u О) = 80г/моль,
n (CuO ) = 96/80 = 1,2 (моль).
3. Вычисляем теоретический выход меди: исходя из уравнения реакции, n (Cu ) = n (CuO ) = 1,2 моль,
m (С u ) = 1,2 · 64 = 76,8 (г),
т. к. М(С u ) = 64 г/моль
4.Вычисляем массовую долю выхода меди по сравнению с теоретически возможным: = 56.4/76.8= 0,73 или 73 %
Ответ: 73 %
Пример 2. Сколько йода может быть получено при действии хлора найодид калия массой 132,8 кг, если потеривпроизводстве составляют 4 %?
Решение:
1.Записываем уравнение реакции:
2KI + Cl 2 = 2KCl + I 2
2 кмоль 1 кмоль
2. Вычисляем химическое количество йодида калия:
М(К I ) = 166 кг/кмоль,
n (К I ) = 132.8/166= 0,8 (кмоль).
2. Определяем теоретический выход йода: исходя из уравнения реакции,
n(I 2)= 1/2n(KI) = 0,4 моль ,
М (I 2)= 254 кг / кмоль .
Откуда, m (I 2 ) = 0,4 * 254 = 101,6 (кг).
3. Определяем массовую долю практического выхода йода:
=(100 - 4) = 96 % или0,96
4. Определяем массу йода, практически полученного:
m (I 2 )= 101,6 * 0,96 = 97,54 (кг).
Ответ:97,54 кг йода
Пример 3. При сжигании 33,6 дм 3 аммиака получен азот объемом 15 дм 3 . Вычислите объемную долю выхода азота в % от теоретически возможного.
Решение:
1. Записываем уравнение реакции:
4 NH 3 + 3 O 2 = 2 N 2 + 6 H 2 O
4 моль2 моль
2. Вычисляем теоретический выход азота:согласно закону Гей –Люссака
при сжигании 4 дм 3 аммиака получается 2 дм 3 азота, а
при сжигании 33,6 дм 3 получаетсях дм 3 азота
х = 33. 6*2/4 = 16,8 (дм 3).
3. Вычисляем объемную долю выхода азота от теоретически возможного:
15/16.8 =0,89 или 89 %
Ответ:89 %
Пример 4. Какая массааммиака необходима для получения 5 т азотной кислоты с массовой долей кислоты 60 %, считая, что потери аммиака в производстве составляют 2,8 %?
Решение: 1. Записываем уравнения реакций, лежащих в основе производства азотной кислоты:
4NH 3 + 5 O 2 = 4NO + 6H 2 O
2NO + O 2 = 2NO 2
4NO 2 + O 2 + 2H 2 O = 4HNO 3
2. Исходя из уравнений реакций видим, что из 4 моль аммиака получается
4 моль азотной кислоты.Получаем схему:
NH 3 HNO 3
1 тмоль1тмоль
3.Вычисляем массуи химическое количество азотной кислоты, которая необходима для получения 5 траствора с массовой долей кислоты 60 %:
m (в-ва) = m (р-ра) * w (в-ва),
m (HNO 3 )= 5 * 0,6 = 3 (т),
4. Вычисляем химическое количество кислоты:
n (HNO 3 ) = 3/63 = 0,048 (тмоль),
т. к. М(HNO 3 ) = 63 г/моль.
5. Исходя из составленной схемы:
n (NH 3 ) = 0,048 тмоль,
а m (NH 3 ) = 0,048 · 17 = 0,82 (т),
т. к. М(NH 3 ) = 17 г/моль.
Но такое количество аммиака должно вступить в реакцию, если не учитывать потери аммиака в производстве.
6. Вычисляем массу аммиака с учетом потерь: примем массу аммиака, участвующего в реакции - 0,82 т- за97,2 %,
Цели урока:
- Изучить понятие массовой и объемной доли компонентов смеси и научится их вычислять.
Задачи урока:
Обучающие: сформировать представление о массовой и объемной доли компонентов смеси, научить вычислять эти доли;
Развивающие: развить у учащихся умение анализировать, решать задачи, обобщать, сравнивать и делать выводы;
Воспитательные: расширение кругозора.
Основные термины:
Массовая доля – отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора.
– отношение объема данного вещества к общему объему смеси.
Ход урока:
1. Среди приведенных объектов выберите самый маленький по размеру:
б) молекула;
в) маковое зернышко;
г) песчинка.
2. В каком ряду все перечисленные вещества относятся к простым?
а) мел, углерод, озон;
б) алмаз, кислород, гранит;
в) сера, фосфор, озон;
3. Очень важной для живой природы особенностью физических свойств воды является то, что:
а) температура кипения воды равна 100º С;
б) плотность жидкой воды выше плотности льда;
в) температура замерзания воды равна 0º С;
г) вода обладает очень низкой электропроводностью.
4. Соединений, содержащих только атомы водорода и кислорода:
а) не известно ни одного;
б) известно только одно;
в) известно несколько;
г) известно огромное количество.
5. При взаимодействии кислорода с металлами:
а) образуются соли;
б) выделяется озон;
в) образующиеся соединения всегда являются оксидами;
г) образующиеся соединения не всегда являются оксидами.
Растворы в природе.
Самые простые растворы состоят из двух компонентов. Один из компонентов раствора – растворитель. Для нас более привычны жидкие растворы, значит, растворитель в них – жидкое вещество. Чаще всего – вода.
Вы уже знаете, что природная вода никогда не бывает совершенно чистой. Так, существует вода, которая содержит значительное количество солей кальция и магния и называется жесткой (есть также мягкая вода, например дождевая). Жесткая вода дает мало пены с мылом, а на стенках котлов и чайников при ее кипячении образуется накипь. На рисунке 1 вы можете посмотреть, как жесткая вода образует накипь. Жесткость воды зависит от количества растворенных в ней солей. Содержание растворенного вещества в растворе выражают с помощью ее массовой доли.
Давайте посмотрим видео про жесткость воды:
Другой компонент раствора – растворенное вещество. Им может быть и газ, и жидкое, и твердое вещество.
В ювелирных и технических изделиях применяют не чистое золото, а его сплавы, чаще всего с медью и серебром. Чистое золото - металл слишком мягкий, ноготь оставляет на нем след. износостойкость его невелика. Проба, стоящая на золотых изделиях, изготовленных в нашей стране, означает массовую долю золота в сплаве, точнее, содержание его из расчета на тысячу массовых частей сплава. Проба 583°, например, означает, что в сплаве массовая доля золота составляет 0,583 или 58,3%.
Массовая доля.
Один из самых распространенных способов выражения концентрации раствора – через массовую долю растворенного вещества.
Отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора называют массовой долей растворенного вещества.
Массовую долю обозначают греческой буквой «омега» и выражают в долях единицы или процентах (рисунок 2).
Рис.2. Массовая доля компонентов смеси.
Посмотрев видео
вы вникнете в понятие массовой доли и научитесь ее вычислять.
Если в 100 г раствора содержится 30 г хлорида натрия, это означает, что ω(NaCl) = 0,3 или ω(NaCl) = 30 %. Можно также сказать: «имеется тридцатипроцентный раствор хлорида натрия».
Массовая доля - самая распространенная в быту и большинстве отраслей промышленности концентрация. Именно массовая доля жира, например, указана на пакетах с молоком (посмотрите на рисунок 3).
Рис.3. Массовая доля жира в молоке.
Масса раствора складывается из массы растворителя и массы растворенного вещества, т. е.:
m(раствора) = m(растворителя) + m(растворенного вещества).
Предположим, массовая доля растворенного вещества равна 0,1, или 10%. Следовательно, оставшиеся 0,9, или 90%, – это массовая доля растворителя.
Массовая доля растворенного вещества широко используется не только в химии, но и в медицине, биологии, физике, да и в повседневной жизни. Рассмотрим решение некоторых задач, представленных на рисунке 4 и 5.
Рис.4. Задача на нахождение массовой доли.
Рис.5. Задача на нахождение массовой доли (в процентах).
В состав воздуха входит несколько различных газов: кислород, азот, углекислый газ, благородные газы, водяные пары и некоторые другие вещества. Содержание каждого из этих газов в чистом воздухе строго определенно.
Для того чтобы выразить состав смеси газов в цифрах, т.е. количественно, используют особую величину, которую называют объемной долей газов в смеси.
Аналогично массовой доле определяется и объемная доля газообразного вещества в газовой смеси, обозначаемая греческой буквой фи (рисунок 6):
Рис. 6. Объемная доля.
Объемная доля газа показывает, какую часть общего объема смеси занимает данный газ.
Если бы нам удалось разделить 100 л воздуха на отдельные газообразные компоненты, мы получили бы около 78 л азота, 21 л кислорода, 30 мл углекислого газа, в оставшемся объеме содержались бы так называемые благородные газы (главным образом аргон) и некоторые другие (рисунок 7).
Рис.7. Объемная доля благородных газов в воздухе.
Тот воздух, который мы выдыхаем, гораздо беднее кислородом (его объемная доля снижается до 16%), зато содержание углекислого газа возрастает до 4%. Такой воздух для дыхания уже непригоден. Вот почему помещение, в котором находится много людей, надо регулярно проветривать.
В химии на производстве чаще приходится сталкиваться с обратной задачей: определять объем газа в смеси по известной объемной доле.
Давайте посмотрим, как решать задачи на нахождение объемной доли (рисунок 8).
Рис.8. Задача на нахождение объемной доли.
Выводы.
1. Самые простые растворы состоят из двух компонентов. Один из компонентов раствора – растворитель. Для нас более привычны жидкие растворы, значит, растворитель в них – жидкое вещество. Другой компонент раствора – растворенное вещество. Им может быть и газ, и жидкое, и твердое вещество.
2. Один из самых распространенных способов выражения концентрации раствора – через массовую долю растворенного вещества. Отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора называют массовой долей растворенного вещества. Массовую долю обозначают греческой буквой «омега» и выражают в долях единицы или процентах.
3. Объемная доля газа показывает, какую часть общего объема смеси занимает данный газ. Объемная доля газообразного вещества в газовой смеси обозначается греческой буквой фи.
Контролирующий блок.
1. Что такое массовая доля растворенного вещества?
2. Что такое объемная доля компонента в газовой смеси?
3. Сравните понятия «объемная доля» и «массовая доля» компонентов смеси.
4. Массовая доля йода в аптечной йодной настойке составляет 5%. Какую массу йода и спирта нужно взять, чтобы приготовить 200 г настойки?
5. Объемная доля аргона в воздухе 0,9%. Какой объем воздуха необходим для получения 5 л аргона?
6. В 150 г воды растворили 25 г поваренной соли. Определите массовую долю соли в полученном растворе.
7. При разделении воздуха было получено 224 л азота. Какие объемы кислорода и углекислого газа были получены при этом?
8. Смешали два раствора серной кислоты: 80 г 40%-го и 160 г 10%-го. Найдите массовую долю кислоты в полученном растворе.
Домашнее задание.
1. Сделайте сообщение о чистом веществе и о растворах в природе.
2. Приведите как можно больше примеров указания объемной или массовой доли вещества в растворе.
3. Придумайте по одной задаче на нахождение массовой и объемной доли вещества.
Как известно, один из самых соленых водоемов в мире - Мертвое море. В нем массовая доля поваренной соли NaCl может достигать 10 %, в то время как в Черном море - не более 1,8 %. При этом молярные концентрации этой соли составляют соответственно 3,3 моль/л и 0,5 моль/л. Таким образом, массовые доли различаются примерно в 5,5 раз, а молярности - в 6,6 раз. Это объясняется тем, что воды двух морей имеют разную плотность: у Мертвого моря она настолько велика, что в нем почти невозможно утонуть; плотность человеческого тела меньше плотности такого солевого раствора (рисунок 9).
Рис.9. Мертвое море и купание в нем.
Именно благодаря своему высокому содержанию солей мертвое море считается лечебным, как сказано в этом видео:
Список литературы:
1.Урок на тему «Массовая и объемные доли» Панина С.Г., учитель химии, СОШ №27, г. Архангельск.
2.Урок на тему «Раствор» Денисов А.Н., учитель химии, гимназия №3, г. Москва.
3.Габриелян О.С. Химия. 8 класс: контрольные и проверочные работы к учебнику О.С. Габриеляна «Химия. 8» / О.С. Габриелян, П.Н. Березкин, А.А. Ушакова и др. – М.: Дрофа, 2006.
4.Габриелян О.С. Химия . 8 класс: учебник для общеобразовательных учреждений – М.: Дрофа, 2008.
Отредактировано и выслано Борисенко И.Н.
Над уроком работали:
Панина С.Г.
Денисов А.Н.
Борисенко И.Н.
Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме , где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, а и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.
Предмети > Химия > Химия 8 классСмысл величины
Объёмная доля вычисляется по формуле:
,- V 1 - объём растворённого вещества в единицах объёма;
- V - общий объём раствора в тех же единицах.
Объёмная доля в химии
В химии величина используется в основном для газов, потому что объемная доля газовой смеси при н.у. равна его молярной концентрации.
Принято выражать объёмную долю в процентах.
См. также
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Объёмная доля" в других словарях:
объёмная доля - — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN volume fraction …
Безразмерная физ. величина, характеризующая состав смеси и равная отношению объёма компонента смеси, приведённого к физ. условиям смеси, к объёму смеси. О. д. выражается в долях единицы, например в сотых (проценты), тысячных (промилле),… …
объёмная доля нефти в продукции скважины в данный момент времени - — Тематики нефтегазовая промышленность EN oil holdup … Справочник технического переводчика
пористость объёмная - Доля пустот в объёме мембраны. [РХТУ им. Д.И. Менделеева, кафедра мембранной технологии] Тематики мембранные технологии … Справочник технического переводчика
1) рус. ед. массы, применявшаяся до введения метрической системы мер. 1 Д. равна 1/96 золотника, или 44,434 9 мг. Д. применялась и в качестве ед. веса (1 Д.= 44,4349 мгс = = 0,435 758 мН). 2) Часть целого, например массовая доля, молярная доля,… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Миллиардная доля единица измерения концентрации, и других относительных величин, миллиардная доля аналогична по смыслу проценту или промилле. Обозначается сокращением млрд−1 или ppb (англ. Parts per billion, читается «пи пи би»,… … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Ppm. Миллионная доля, пропромилле, (ppm) аббревиатура обозначает миллионную долю каких либо относительных величин (1 10−6 от базового показателя). Аналогична по смыслу проценту или промилле … Википедия
Концентрация величина, характеризующая количественный состав раствора. Согласно правилам ИЮПАК, концентрацией растворённого вещества (не раствора) называют отношение количества растворённого вещества или его массы к объёму раствора (моль/л … Википедия
Концентрация величина, характеризующая количественный состав раствора. Согласно правилам ИЮПАК, концентрацией растворённого вещества (не раствора) называют отношение количества растворённого вещества или его массы к объёму раствора (моль/л, г/л) … Википедия
Объёмная доля -- отношение объёма растворённого вещества к объёму раствора. Объёмная доля измеряется в долях единицы или в процентах.
где: V 1 -- объём растворённого вещества, л;
V -- общий объём раствора, л.
Как было указано выше, существуют ареометры, предназначенные для определения концентрации растворов определённых веществ. Такие ареометры проградуированы не в значениях плотности, а непосредственно концентрации раствора. Для распространённых растворов этилового спирта, концентрация которых обычно выражается в объёмных процентах, такие ареометры получили название спиртомеров или андрометров.
Молярность (молярная объемная концентрация)
молярность концентрация раствор
Молярная концентрация - выраженное в молях количество растворенного вещества, содержащее в одном литре раствора. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/мі, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л.
Возможно другое обозначение молярной концентрации C M , которое принято обозначать М. Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным.
где: н -- количество растворённого вещества, моль;
V -- общий объём раствора, л.
Количество вещества в молях - это количество вещества, эквивалентное числу молей ионов водорода или числу молей электронов в соответствующих реакциях.
Молярность вычисляется двумя способами:
Способ 1 - по точной массе химически чистого вещества с помощбю формулы:
М=а*1000/Э*V,
где: а - масса навески химически чистого вещества, г;
Э - молярная масса эквивалента (условных частиц) химически чистого вещества, г/моль;
V - объем раствора, пошедшего на титрование массы вещества, мл;
1000 - количество миллилитров в 1 литре раствора.
Способ 2 - по титрованному раствору известной концентрации с помощью формулы:
М=М 0 *V 0 /V,
где: М 0 - молярность раствора вещества, по которому устанавливается титр (моль/л); V 0 - объем раствора, по которому устанавливается титр (мл); V - объем раствора, молярность которого устанавливают (мл).
Нормальная концентрация (мольная концентрация эквивалента)
Нормальная концентрация -- количество эквивалентов данного вещества в 1 литре раствора. Нормальную концентрацию выражают в моль-экв/л или г-экв/л (имеется в виду моль эквивалентов). Для записи концентрации таких растворов используют сокращения «н» или «N». Например, раствор, содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н.
где: н -- количество растворённого вещества, моль; V -- общий объём раствора, л; z -- число эквивалентности.
Нормальная концентрация может отличаться в зависимости от реакции, в которой участвует вещество. Например, одномолярный раствор H 2 SO 4 будет однонормальным, если он предназначается для реакции со щёлочью с образованием гидросульфата KHSO 4 , и двухнормальным в реакции с образованием K 2 SO 4 .
Loading...