Расчет объемных отношений газов по химическим уравнениям. Разработка урока Молярный объем газов
Химия
Общая химия
Основные понятия, законы и теории химии
Объемные отношения газов в химических реакциях. Закон Авоґадро
Закон объемных отношений Гей-Люссака
Газы реагируют между собой в определенных объемных соотношениях. В 1808 г. Ж. Л. Гей-Люссак установил такую закономерность:Объемы газов, вступающих в реакцию, относятся друг к другу и газообразных продуктов реакции как небольшие целые числа .
Открытый ученым закон известен в химии как закон объемных відношен ь. Для его соблюдения необходимо, чтобы объемы газов, участвующих в реакции, измерялись при одинаковых температур и давления.
Отношение объемов газов, вступающих в химическую реакцию, соответствуют коэффициентам уравнения, например: .
В данном случае 3 объемы водорода реагируют с 1 объемом азота в результате чего образуются 2 объема аммиака, то есть выдерживается соотношение .
Задача. Какой объем водорода необходим для реакции с 2 м 3 азота?
Решение
Из уравнения реакции видно, что объем водорода должен быть в 3 раза больше объема азота:
объем водорода м 3 .
Закон Авоґадро
Для объяснения простых соотношений между объемами газов, что реагируют, используют закон Авоґадро: В равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температура и давление) содержится одинаковое число молекул.
Из закона Авоґадро вытекают два никогда не давала и:
1) Один моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем.
При нормальных условиях (н. у.), то есть при температуре 273 К и давлении 101,3 кПа (1 атм), 1 моль любого газа занимает объем, равный 22,4 л. Этот объем называют молярным объемом газа и обозначают как л/моль.
Молярный объем можно рассчитать по формуле
.
2) При постоянном давлении и температуре плотность газа определяется только его молярною массой.
Это позволяет ввести понятие относительной плотности первого газа по второму:
,
где D - относительная плотность, которая показывает, во сколько раз первый газ тяжелее второй при одинаковых условиях.
Чаще всего используют относительную плотность газа по водороду. Тогда:
; .
Можно рассчитать относительную плотность по любым газом.
Цели урока: формировать знания учащихся о закон объемных соотношений для газообразных веществ на примере химических реакций органических веществ; формировать умение применять закон объемных соотношений для расчетов по химическим уравнениям.
Тип урока: формирование новых умений и навыков.
Формы работы: выполнение тренировочных упражнений (практика на примерах, управляемая и самостоятельная практика).
Оборудование: карточки-задания.
II. Проверка домашнего задания. Актуализация опорных знаний. Мотивация учебной деятельности
1. Фронтальная беседа
1) Сравните физические свойства алканов, алкенов и алкінів.
2) Назовите общие химические свойства углеводородов.
3) Какие реакции (присоединение, замещение) характерны для алканов? Почему?
4) Какие реакции (присоединение, замещение) характерны для алкенов? Почему?
5) Из приведенных на доске веществ выберите те, которые обесцвечивают бромную воду. Приведите пример уравнений реакций.
2. Проверка домашнего задания
III. Изучение нового материала
Фронтальная беседа по материалу 8 класса
Чему равен молярный объем любого газа при нормальных условиях?
Все газы одинаково сжимаются, имеют одинаковый термический коэффициент расширения. Объемы газов зависят не от размеров отдельных молекул, а от расстояния между молекулами. Расстояния между молекулами зависят от скорости их движения, энергии и, соответственно, температуры.
На основании этих законов и своих исследований итальянский ученый Амедео Авогадро сформулировал закон:
В равных объемах различных газов содержится одинаковое количество молекул.
При обычных условиях газообразные вещества имеют молекулярное строение. молекулы газов очень мелкие по сравнению с расстоянием между ними. Поэтому объем газа определяется не размером частиц (молекул), а расстоянием между ними, что для любого газа примерно одинакова.
А. Авогадро сделал вывод, что, если взять 1 моль, то есть 6,02 · 1923 молекул любых газов, то они будут занимать одинаковый объем. Но при этом измеряться этот объем при одинаковых условиях, то есть при одинаковых температуре и давлении.
Условия, при которых проводятся подобные расчеты, назвали нормальными условиями.
Нормальные условия (н. в.):
Т = 273 К или t = 0 °С;
Р = 101,3 кПа или Р = 1 атм. = 760 мм рт. ст.
Объем 1 моль вещества называют молярным объемом (Vm ). Для газов при нормальных условиях равен 22,4 л/моль.
Согласно закону Авогадро, 1 моль любого газа занимает одинаковый объем при нормальных условиях равен 22,4 л/моль.
Следовательно, объемы газообразных реагентов и продуктов реакции соотносятся как их коэффициенты в уравнении реакции. Эту закономерность используют для химических расчетов.
IV. Первичное применение полученных знаний
1. Практика на примерах
Задача 1. Вычислите объем хлора, который может присоединить 5 л этилена.
Ответ: 5 л хлора.
Задание 2. Вычислите, какой объем кислорода нужен для сжигания 1 м3 метана.
Ответ: 2 м3 кислорода.
Задание 3. Вычислите объем ацетилена, для полного гидрирования которого потратили 20 л водорода.
Ответ: 10 л ацетилена.
2. Управляемая практика
Задание 4. Вычислите объем кислорода, который необходим для сжигания 40 л смеси, содержащей 20 % метана, 40 % этана и 40 % етену.
Ответ: 104 л кислорода.
3. Самостоятельная практика
Задание 5. Вычислите объем водорода, который потребуется для полного гидрирования вещества Х.
(Ученики самостоятельно заполняют таблицу, после окончания работы сверяют ответы.)
Объем вещества Х, л |
Формула вещества Х |
Уравнение гидрирования |
Объем водорода, л |
|
Задание 6. Вычислите объем воздуха (содержание кислорода принять 20 % объемных), что израсходуется для полного сжигания смеси.
(Учащиеся самостоятельно на оценку решают одну-две задачи по заданию учителя.)
Объем смеси, л |
||||||||
Объемные отношения газов при химических реакциях.
Цель: закрепить знания о газах, уметь вычислять объемные отношения газов, по химическим уравнениям используя закон объемных отношений, применять закон Авогадро и понятие молярного объёма при решении задач.
Оборудование: Карточки с задачами, на доске закон Авогадро.
Ход урока:
I Орг. момент
Повторение
1.Какие существуют вещества в газообразном состоянии?
(Н2, N2, О2, СН4, С2 Н6)
2.Какое понятие характерно для этих газов? («Объем»)
3.Какой ученый предположил, что в состав газов входят 2 атома и какие?
(А.Авогадро, Н2, О2, N2)
4. Какой закон был открыт Авогадро?
(В равных объемных различных газов при одинаковых условиях(t и давления) содержится одинаковое число молекул)
5. По закону Авогадро 1 моль любого газа занимает объем равен (22,4 л/моль)
6.Каким законом обозначается объем газа? (V м – объем молярный)
7. По каким формулам мы находим: V, Vм, количества вещества?
Vм = V v = V V = Vм ∙ v
v Vм
II. Изучение материала
Когда вступивший в реакцию реагент и полученный продукт находится в газообразном состоянии, то по уравнению реакции можно определить их объемные отношения.
Например, рассмотрим взаимодействие водорода с хлором. Например уравнение реакции:
Н2 + CI2 = 2НСI
1 моль 1 моль 2 моль
22,4 л/моли 22,4 л/моли 44,8 л/моли
Как видим, 1 моль водорода и 1 моль хлора, вступив в реакцию, образуют 2 моль хлороводорода. Если сократить эти числовые значения объемов на 22,4, то получим объемное отношения 1:1:2. Таким способом можно определить и объемные отношения газообразных веществ при нормальных условиях.
Закон Авогадро, играющий важную роль в химических расчетах газообразных веществ, формируется следующим образом:
В равных объемах при одинаковых внешних условиях (t и давление) содержится одинаковое число молекул.
Из этого закона вытекает следствие, что 1 моль любого газа при нормальных условиях всегда занимает один и тот же объем (молярный объем газа). Равный 22,4 л.
Коэффициенты в уравнениях реакции показывает число молей и число объемов газообразных веществ.
Пример: Рассчитайте, какой объем кислорода расходуется при взаимодействии с ним 10м³ водорода.
Запишим уравнение реакции
10 м³ х м³
2Н2 + О2 = 2Н2О
2 моль 1 моль
2 м³ 1 м³
По уравнению реакции известно, что водород и кислород вступают в реакцию в объемных отношениях 2:1.
Тогда 10:2 = Х:1, Х = 5 м³. Следовательно, чтобы 10м³ водорода вступили в реакцию необходимо 5 м³ кислорода.
Расчеты с применением закона Авогадро.
I тип задач.
Определение количества вещества по известному объему газа и вычисление объема газа (н.у.) по производству количеству вещества.
Пример 1. Вычислите количество молей кислорода, объем которого при н.у. занимает 89,6 л.
По формуле V = Vм ∙ v находим количество вещества v = V
Vм
v(O2) = _____89,6л___ = 4 моль
22,4 л/моль Ответ: v(O2) = 4 моль
Пример 2. Какой объем при нормальных условиях занимает 1,5 моль кислорода?
v(O2) = Vм ∙ v = 22,4 л/моль ∙ 1,5 моль = 33,6 л.
II тип задач.
Вычисление объема (н.у.) по массе газообразного вещества.
Пример. Вычислите, какой объем (при н.у.) занимают 96 г кислорода. Сначала находим молярную массу кислорода О2. Оно равно М (О2) = 32 г/моль.
Теперь по формуле m = M ∙ v находим.
v(O2) = m = 96 г____ = 3 моль.
М 32 г/моль
Вычислите объем, занимаемый 3 моль кислорода (н.у), по формуле V = Vм ∙ v: V(O2) = 22,4 л/моль ∙ 3 моль = 67,2 л.
Ответ: V(O2) = 67,2 л.
III. Закрепление урока
1. работа с упр. стр 80 (8,9)
2. д/з: параграф 29 стр. 80 упр. 10
Приложенные файлы
Цели урока:
1) учебная: ознакомить учащихся с законом объемных отношений газов Гей-Люссака; научить решать расчетные задачи, применяя изученный закон;
2) воспитательная: воспитывать бережное отношение учащихся к окружающей человека воздушной среде; также воспитывать уверенность в своих силах, умение самостоятельно работать с учебным материалом;
3) развивающая: углубить представления учащихся о веществах в газообразном агрегатном состоянии; совершенствовать умение решать расчетные задачи, если в реакции принимают участие или образуются газообразные вещества.
Расчетная задача 2. Вычисление объемных отношений газов.
Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.
Формы работы: беседа по вопросам, рассказ учителя, работа учащихся в группах (парах), индивидуальная работа учащихся.
Ход урока.
І. Организация класса к уроку.
ІІ. Основная часть.
1. Взаимопроверка домашнего задания (с правого оборота доски):
Ответы упражнения 187 (с.134):
Ответы упражнения 199а* (с.145):
Одновременно с проверкой домашнего задания двое учащихся работают у доски по заданиям на карточках (приложение 2):
Учащийся 2. Составьте формулы веществ по их названиям:
а) 4 - метил - 2 - пентен;
б) 3 - метил - 1 - бутин.
2. Актуализация опорных знаний учащихся.
Беседа по вопросам:
1. В каких агрегатных состояниях могут находиться вещества?
Известно три агрегатных состояния, в которых могут находиться вещества: твердое, жидкое и газообразное.
2. Охарактеризуйте особенности газообразного состояния вещества.
Большие расстояния между молекулами или атомами вещества (около 1800-2000 размеров частицы), объем газообразных веществ не зависит от размера их молекул.
3. Назовите простые вещества-газы, укажите положение образующих их атомов в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.
Простые вещества-газы: (водород), Гидроген №1; (азот), Нитроген №7; (кислород), Оксиген №8; (фтор), Флуор №9; (хлор), Хлор №17.
Запишите из технологической карты урока (приложение 1) в тетради формулы газообразных веществ, изучаемых в школьном курсе химии:
Формулы газообразных веществ:
1) простые вещества -
3) оксиды неметаллов -
4) органические вещества -
3. Изучение нового материала.
В ходе химических реакций объем реагирующих веществ может изменяться.
Это происходит чаще всего тогда, когда в реакции принимают участие газообразные исходные вещества или образуются газообразные продукты реакции.
Объем любого газа при постоянных физических условиях (температуре и давлении) пропорционален массе этого газа.
Взвешивать газообразные вещества довольно проблематично, поэтому в практических расчетах массы газов удобнее заменить их объемами.
Анализируя результаты опытов с газообразными веществами, французский ученый Жозеф Луи Гей-Люссак в 1808 году сформулировал закон объемных отношений.
С.146, запишите в тетрадь из учебника (или технологической карты урока) формулировку закона объемных отношений:
4. Закрепление изученного материала. Решение расчетных задач (задачи 1 и 2 записаны на лицевой стороне правого разворота, остальные 3 задачи напечатаны на карточках и решаются на месте в группах).
1. У доски с пояснениями работает один учащийся, остальные работают на месте.
Задача 1. Какой объем водорода выделяется при разложении 7 литров метана?
Ответ: V() = 10,5 л
Три группы (пары) учащихся получают задание для выполнения на месте (приложение 3, раздать по одному на группу или пару), с отчетом у доски:
Напоминаю учащимся о том, что кислород для дыхания и сжигания топлива мы получаем из воздуха, а при этом выделяется углекислый газ, повышенное содержание которого в атмосфере приводит к «парниковому» эффекту.
2. У доски с пояснениями работает один учащийся, остальные работают на месте.
ІІІ. Заключение.
Подведение итогов занятия (рефлексия), домашнее задание.
Вопросы рефлексии: 1) На уроке я работал (как?)
2) Своей работой на уроке я (доволен, нет)
3) Урок для меня был (каким?)
4) На уроке я узнал (о чем?)
5) Материал урока был мне (понятен, непонятен)
6) Мое настроение после урока …
Мы изучили на сегодняшнем уроке закон объемных отношений Гей-Люссака и научились решать расчетные задачи, когда в реакции принимают участие газообразные исходные вещества или образуются газообразные продукты реакции.
Запишите домашнее задание (задание записано на обороте доски или в технологической карте урока):
§23(с.145-149), упр. 206, 207* (с.149)
Приложение 1
Технологическая карта урока.
Тема. Объемные отношения газов при химических реакциях.
1а. Проверка домашнего задания (с правого оборота доски)
Упражнение 187 (с.134),
Упражнение 199а* (с.145).
1б. Работа у доски с формулами (2 учащихся получают задания на карточках).
2. Запишите в тетрадь:
Формулы газообразных веществ:
1) простые вещества -
2) летучие водородные соединения -
3) оксиды неметаллов -
4) органические вещества -
3. Запишите в тетрадь:
с.146 Закон объемных отношений:
Объемы газов, вступающих в реакцию и образующихся в
результате реакции, соотносятся как небольшие целые числа.
Например: метан при высокой температуре разлагается на ацетилен и водород
4. Решение расчетных задач (задачи 1 и 2 на доске, остальные - в группах).
Задача 1. Какой объем водорода выделяется при разложении 7 литров метана C ?
Задача 2. Вычислите объемы кислорода и воздуха, необходимые для сжигания 8 литров этана.
Группа 1. Какой объем карбон (IY) оксида выделяется при полном сгорании 2,75 литров этилена.
Группа 2. Вычислите объемы кислорода и воздуха, необходимые для сжигания 4,5 литров бутена.
Группа 3. Какой объем кислорода необходим для полного сжигания 12 литров бутана.
5. Домашнее задание: §23(с.145-149), упр.206, 207*(с.149).
Приложение 2
Учащийся 1.
Назовите вещества по их формулам:
Учащийся 2.
Составьте формулы веществ по их названиям:
а) 4 - метил - 2 - пентен;
б) 3 - метил - 1 - бутин.
Приложение 3
Какой объем карбон (IY) оксида выделяется при полном сгорании 2,75 литров этилена.
Вычислите объемы кислорода и воздуха, необходимые для сжигания 4,5 литров бутена.
Какой объем кислорода необходим для полного сжигания 12 литров бутана.
Цели урока:
Просмотр содержимого документа
«Химия 9 класс Объемные отношения газов в химических реакциях. Вычисление объемных соотношений газов по химическим уравнениям.»
Урок химии по теме «Объёмные отношения газов в химических реакциях. Вычисление объёмных соотношений газов по химическим уравнениям»
Урок № 3 по методике критического мышления
Цели урока: формировать знания учащихся о законе объёмных отношений для газообразных веществ на примере химических реакций органических веществ; формировать умение применять закон объёмных соотношений для расчетов по химическим уравнениям. Совершенствовать умения учащихся решать расчетные задачи по уравнениям химических реакций. Развивать умение учащихся составлять химические задачи. Развивать критическое мышление. Формировать положительное отношение к изучению предмета, добросовестное отношение к выполняемому заданию.
Оборудование: карточки- задания.
Ход урока.
I .Разминка (Учащиеся привлекаются к высказыванию собственных мыслей)
А. Франс «Когда человек мыслит, он имеет сомнение, но он уверен, когда…»
Как бы вы закончили эту фразу?
Учащиеся работают в группах. Записывают предложенные варианты. Выбирают те, которые по их мнению подходят больше.
Вывод: «Когда человек мыслит, он имеет сомнение, но он уверен, когда действует».
Я надеюсь, что дело, которым мы будем заниматься на уроке, вас заинтересует и вы проявите свои способности и умения.
ІІ. Мотивация познавательной деятельности.
Объявление темы и задач урока.
Ш. Степень актуализации
По диаграмме Вена вспомнить химические свойства алкенов и алкинов.
Чему равен молярный объём любого газа при н.у.
Ответ: 22,4 л/ моль
Как формулируется закон Авогадро?
Ответ: В одинаковых объёмах разных газов при одинаковых условиях (t,p) содержится одинаковое число молекул.
Вывод: объёмы газообразных реагентов и продуктов реакции соотносятся как их коэффициенты в уравнениях реакции. Эта закономерность используется для химических расчетов.
Творческое задание: (Дает возможность убедиться в стойких знаниях учащихся по теме)
В трех пронумерованных пробирках, закрытых пробками, находятся: метан, этилен, ацетилен. Как распознать, где какой газ находится?
IV . Степень осознания (доведение до сознания учащихся материала, который опирается на проблемность, поиск истины).
Усиленная лекция («Карусель»: сначала даются основные понятия по решению задач; по окончании учащиеся объединяются в пары, решают подобные задачи; составляют подобные задачи, которые решает соседняя пара и т.д.)
Объём хлора (н.у.), который вступит в реакцию с 7 л пропена, равен:
а) 14 л; б) 10 л; в) 7 л; г) 22,4 л.
3. Вычислить объём воздуха, который понадобится для сжигания смеси,
которая состоит из 5 л этилена и 7 л ацетилена (н.у.).
Укажите, какой объём водорода необходим для полного гидрирования 7 л этилена в соответствии с уравнением реакции:
С 2 Н 4 + Н 2 = С 2 Н 6 а) 7 л; б) 6 л; в) 14 л; г) 3,5 л.
Работа в парах. Учащиеся, объединившись в пары, составляют подобные задачи, которые решает соседняя пара:
Объём водорода, необходимый для полного гидрирования 15 л бутина, равен: а) 15 л; б) 30 л; в) 7,5 л; г) 3.5 л.
Какой объём хлора присоединится к 5 л ацетилена в соответствии с уравнением реакции С 2 Н 2 + 2Cl 2 = С 2 Н 2 Cl 2:
а) 5 л; б) 10 л; в) 2,5 л; г) 22,4 л.
3. Вычислить объём воздуха, который необходимо потратить на сжигание
10 м 3 ацетилена (н.у.).
V . Рефлексия
Выполнение задания по карточке.
Вычислить объём водорода, который необходим для полного гидрирования вещества Х.
(Учащиеся самостоятельно заполняют таблицу, после окончания работы сверяют ответы).
| Объём вещества Х,л | Формула вещества Х | Уравнение гидрирования | водорода,л |
|
V І . Выводы по уроку
Формулируются задания на следующий урок.
V І I . Итоги урока
VIII . Домашнее задание
Проработать параграф 23, выполнить упражнения 206, 207 на стр. 149