Закон кратных отношений

Если два химических элемента дают несколько соединений, то массовые доли одного и того же элемента в этих соединениях, приходящиеся на одну и ту же массовую долю второго элемента, относятся между собой как небольшие целые числа.(Д.Дальтон, 1803 г.)

N₂O N₂O₃ NO₂(N₂O₄) N₂O₅

Число атомов кислорода в молекулах этих соединений, приходящиеся на два атома азота, относятся между собой как 1 : 3 : 4 : 5.

Закон объемных отношений

"Объемы газов, вступающих в химические реакции, и объемы газов, образующихся в результате реакции, относятся между собой как небольшие целые числа".(Гей-Люссак, 1808 г.)

Следствие. Стехиометрические коэффициенты в уравнениях химических реакций для молекул газообразных веществ показывают, в каких объемных отношениях реагируют или получаются газообразные вещества.

Пример 1.

2NO + O₂ = 2NO₂

При окислении двух объемов оксида азота (II) одним объемом кислорода образуется 2 объема двуокиси азота, т.е. объем исходной реакционной смеси уменьшается на 1 объем.

Пример 2.При синтезе аммиака из элементов:

N₂ + 3H₂ = 2NH₃

Один объем азота реагирует с тремя объемами водорода; образуется при этом 2 объема аммиака - объем исходной газообразной реакционной массы уменьшится в 2 раза.

Закон Авогадро ди Кваренья (1811 г.)

В равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температура, давление и т.д.) содержится одинаковое число молекул.

Закон справедлив только для газообразных веществ.

Следствия.

Одно и то же число молекул различных газов при одинаковых условиях занимает одинаковые объемы.

При нормальных условиях (0°C = 273,15 °К , 1 атм = 101,3 кПа) 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л.

Пример 1.

Какой объем водорода при н.у. выделится при растворении 3,6 г алюминия в избытке соляной кислоты?

Решение.

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂

При растворении 54 г (2 моль) магния в HCl выделилось 67,2 л (3 моль) водорода; при растворении 3,6 г алюминия –– Х л водорода.

X = (3,6 · 67,2) / 54 = 4,48 л водорода

Пример 2.

2,5 г азота занимают объем равный 2 л (при н.у.). Вычислите по этим данным молярную массу азота.

Решение.

Находим массу одного моля азота (Х), зная, что его объем составляет 22,4 л

2 л––2,5 г азота

22,4 л/моль–– Х г азота

X = (2,5 · 22,4)/2 = 28 г/моль

Объединенный газовый закон для данной массы некоторого газа или данного химического количества (n) любого газа - объединение трех независимых частных газовых законов: Гей-Люссака, Шарля, Бойля-Мариотта, уравнение, которое можно записать так:

P₁V₁ / T₁ = P₂V₂ / T₂

И наоборот, из объединенного газового закона

при P = const (P₁ = P₂) можно получить

V₁ / T₁ = V₂ / T₂ (закон Гей-Люссака);

при Т= const (T₁ = T₂):

P₁V₁ = P₂V₂ (закон Бойля-Мариотта);

при V = const

P₁ / T₁ = P₂ / T₂ (закон Шарля).