Gasreaktioner og molær volumen (22,4 L/mol ved STP)

Kemi B · STX · B-niveau · Reaktionskemi og støkiometri

🧪 Gasreaktioner og molær volumen (22,4 L/mol ved STP)

Gas-volumener følger særlige love. Molær volumen (V_m) = volumen af 1 mol gas. Ved STP (Standard Temperatur og Tryk): T = 0°C = 273,15 K, P = 1 atm = 101,325 kPa. V_m (STP) = 22,4 L/mol. Ved SATP (Standard Ambient T+P, 25°C, 1 bar): V_m = 24,8 L/mol.

Avogadros lov: ved samme T + P indeholder LIGE STORE volumener gas LIGE MANGE molekyler. n/V = konstant. Uafhængigt af gas-type! 22,4 L H₂ = 22,4 L O₂ = 22,4 L CO₂ = 1 mol = 6,022·10²³ molekyler.

Ideal gaslov: PV = nRT. P = tryk (Pa), V = volumen (m³), n = stofmængde (mol), R = 8,314 J/(mol·K) = gas-konstanten, T = absolut temperatur (K).

Vigtigt: T i Kelvin, ikke °C! 25°C = 298 K.

Stofmængde: n = m/M (masse over molær masse) eller n = PV/(RT) (fra ideal gaslov) eller n = V/V_m (fra molær volumen).

Eksempel-beregninger:

1. Volumen af 4 g H₂ ved STP? n = 4/2 = 2 mol. V = 2·22,4 = 44,8 L.

2. Massen af 11,2 L O₂ ved STP? n = 11,2/22,4 = 0,5 mol. m = 0,5·32 = 16 g.

3.

Volumen ved ikke-STP: 0,1 mol gas ved 27°C (300 K) + 100 kPa. V = nRT/P = 0,1·8,314·300/100.000 = 0,00249 m³ = 2,49 L.

Gas-reaktioner med stoichiometri: omdan masse → mol → mol → masse/volumen.

Eksempel: 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Hvor meget vand fra 4 g H₂ + ovskudligt O₂? n(H₂) = 2 mol → n(H₂O) = 2 mol → m(H₂O) = 36 g.

Volumen af gas-reaktanter: ved STP. 4 g H₂ + ? L O₂ → ? g H₂O. n(H₂) = 2 mol → n(O₂) = 1 mol → V(O₂) = 22,4 L.

Boyles + Charles' love (overblik): (a) Boyle: PV = konstant ved konstant

Læringsmål

• Anvende V_m = 22,4 L/mol ved STP til at omregne mellem mol og volumen
• Anvende den ideelle gaslov PV = nRT til at beregne tryk, volumen, mol eller temperatur
• Anvende Avogadros lov til at sammenligne molekyleantal i lige store gasvolumener
• Udføre støkiometriske beregninger med gasvolumener i kemiske reaktioner
• Skelne mellem STP og SATP og deres respektive molære volumener

Sådan kan du arbejde med emnet

• Beregn volumenet af en given mængde gas ved STP ved hjælp af 22,4 L/mol
• Beregn, hvor mange mol gas der er i et givet volumen ved STP
• Brug den molære volumen til at finde, hvor meget gas der dannes i en kemisk reaktion

Eksperiment-forslag

• Sammenlign volumen af 1 mol H₂ og 1 mol He ved samme T og P, og diskutér Avogadros lov.
• Beregn trykket i en 2 L beholder med 0,5 mol gas ved 25°C ved hjælp af PV = nRT.
• Udfør forsøget Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂, og mål volumen af udviklet H₂-gas — sammenlign med den beregnede værdi.
• Beregn hvor meget O₂-volumen der kræves for fuldstændig forbrænding af en given volumen H₂.

Brobygning

Gasberegninger genbruges i redoxkemi og elektrokemi (gasudvikling ved elektrolyse) og indgår ofte i de skriftlige eksamensopgaver.