Хімія. Повторне видання (2025). 8 клас. Попель
§ 17. Відношення об’ємів газів у хімічних реакціях
Гази почали привертати увагу дослідників у XVIII ст. Відкривши кисень, водень, вуглекислий газ і навчившись їх збирати, науковці вивчали фізичні та хімічні властивості цих речовин. Результати експериментів указували на те, що гази взаємодіють один з одним не в довільних відношеннях об’ємів. Наприклад, на спалювання двох об’ємів водню витрачається один об’єм кисню. Пояснює це розглянутий у попередньому параграфі закон Авогадро.
Дізнаєтеся, зрозумієте, використаєте
- У яких об’ємних відношеннях реагують і утворюються газуваті речовини?
- Як використовують закон об’ємних відношень газів у розв’язуванні задач?
Згідно із законом Авогадро, однакові об’єми газів містять однакову кількість молекул (за однакових умов — температури й тиску). Якщо кожна молекула одного газу реагує з однією молекулою іншого, наприклад у реакції
Н2 + Сl2 = 2НСl, (1)
то мають взаємодіяти однакові об’єми речовин, скажімо 1 л Н2 та 1 л Сl2. У реакції
2СО + О2 = 2СО2 (2)
один об’єм кисню реагує з двома об’ємами чадного газу; лише за такої умови кількість молекул чадного газу удвічі перевищуватиме кількість молекул кисню (на це вказує хімічне рівняння).
Узагальненням зроблених висновків є закон об’ємних відношень газів у хімічних реакціях, який відкрив французький науковець Жозеф-Луї Гей-Люссак у 1808 р.:
об’єми газів, які взаємодіють між собою та утворюються внаслідок реакції, відносяться як невеликі цілі числа.
Згодом з’ясувалося, що ці числа є відповідними коефіцієнтами в хімічних рівняннях. Отже, для газів у реакціях (1) і (2)
V(Н2) : V(Сl2) : V(НСl) = 1 : 1 : 2;
V(СО) : V(О2) : V(СО2) = 2 : 1 : 2.
Виконаймо вправу
Визначте відношення об’ємів реагентів — сірководню H2S і кисню, якщо продуктами реакції між цими газами є сірчистий газ SO2 і вода.
Використання закону Гей-Люссака дає змогу дослідникові/дослідниці визначити, які об’єми газів потрібні для здійснення реакції. Відміряти певний об’єм газу значно легше, ніж зважити його.
Жозеф-Луї Гей-Люссак
(1778-1850)
Французький фізик і хімік, член і президент Паризької академії наук. Відкрив закон теплового розширення газів за постійного тиску (1802), закон об’ємних відношень газів у хімічних реакціях (1808). Досліджував склад повітря, галогени, сполуки галогенів. Удосконалив методи хімічного аналізу. Винайшов кілька наукових приладів і промислових пристроїв.
Працюємо разом
Розглянемо приклад розв’язування задачі з використанням закону об’ємних відношень газів у хімічних реакціях.
Задача.
Обчислити об’єм азоту, який прореагує з воднем об’ємом 600 мл, і об’єм амоніаку ΝΗ3, що утвориться внаслідок реакції.
ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ
Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про закон об’ємних відношень газів у хімічних реакціях та його використання.
Думаймо
Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам/однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.
ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ
Перевірмо себе
1. Збільшуватиметься, зменшуватиметься чи залишатиметься постійним сумарний об’єм речовин під час кожного хімічного перетворення, якщо всі реагенти та продукти реакцій є газами:
а) СН4 + Сl2 → СН3Сl + НСl;
б) NH3 + Сl2 → N2 + НСl;
в) СН4 → С2Н2 + Н2;
г) О3 → О2;
д) N2 + О2 → NO;
е) N2H4 → NH3 + N2?
2. Чи вистачить кисню об’ємом 2,5 л для спалювання такого ж об’єму чадного газу?
Розв'язуймо задачу
3. Обчисліть об’єм кисню, який витратиться на згоряння метану СН4 об’ємом 2 л, якщо продуктами реакції є вода і вуглекислий газ.
4. У посудині змішали газ NO об’ємом 4 л і кисень об’ємом 3 л. Які гази буде виявлено після реакції, унаслідок якої утворюється газ NO2? Обчисліть об’єм кожного із цих газів.
5. Після реакції у 40 мл суміші кисню з воднем залишилося 10 мл кисню, який не прореагував. Обчисліть об’єми газів, які були в суміші до взаємодії речовин.
6. У якому об’ємному відношенні необхідно змішати сірчистий газ SO2 і повітря, щоб кожного реагенту вистачило для перебігу реакції SO2 + О2 → SO3? Вважайте, що кисень займає п’яту частину об’єму повітря. Спробуйте розв’язати задачу усно.
7.* Обчисліть об’єм кисню, який витрачається на спалювання 200 мл суміші водню та чадного газу CO. Чи необхідно для розв’язання задачі знати кількісний склад суміші? Відповідь аргументуйте.
Шанс для творчості
8. Один об’єм газуватої сполуки Нітрогену з Гідрогеном під час згоряння в кисні утворює один об’єм азоту N2 і два об’єми водяної пари. Установіть формулу сполуки і запишіть рівняння відповідної реакції.
У команді
9. За матеріалами з інтернету підготуйте повідомлення про експерименти, що зумовили відкриття закону об’ємних відношень газів у хімічних реакціях.
Формуймо словничок
10. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.
Оцінюймо свої знання
11. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.
