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5.5: 化学计量学和气体
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Chemistry

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Chemical Stoichiometry and Gases
 
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5.5: 化学计量学和气体

化学计量学描述了化学反应中反应物与产物之间的定量关系。

除了使用固体质量和体积以及溶液的摩尔浓度来测量反应物和产物的量外,现在,气体量也可以用来指示数量。如果已知气体的体积,压力和温度,则可以使用理想的气体方程式来计算存在多少摩尔的气体。相反,如果知道气体的摩尔数,则可以确定在任何温度和压力下的气体量。

作为一个例子,让我们计算8.88 克镓与过量盐酸反应制得的27℃和723托下的氢气量。

Eq1

首先,将提供的质量限制剂Ga转化为产生的氢的摩尔数:

Eq2

将提供的温度和压力值转换为适当的单位(分别为K和atm),然后使用氢气的摩尔量和理想气体方程式来计算气体的体积:

Eq3

重新审视阿伏伽德罗定律

还可以利用固体和溶液不显示的气体化学计量的简单特征:所有表现出理想行为的气体在相同的体积(相同的温度和压力)下均包含相同数量的分子。因此,如果在相同的温度和压力下测量气体体积,则化学反应中涉及的气体体积的比率由反应方程式中的系数给出。

阿伏伽德罗定律可以扩展(气体的体积与气体的摩尔数成正比),以与气体发生化学反应:只要体积确定且简单,气体就可以组合或反应在相同的温度和压力下测量所有气体量。

例如,由于氮气和氢气会根据氨反应生成氨气

Eq4

如果压力和温度保持恒定,那么给定体积的氮气与氢气的三倍反应生成氨气的两倍。

根据阿伏伽德罗定律,在相同温度和相同温度下,等体积的气态N 2 ,H 2 和NH 3 压力,包含相同数量的分子。由于一分子N 2 与三分子H 2 反应生成两分子NH 3 ,因此H 2的体积所需的是N 2 的三倍,生成的NH 3 的体积是N 2 的两倍

本文改编自 Openstax,化学2e,第9.3章:气态物质,混合物和反应的化学计量。

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