Mol dan isi padu gas

Halaman ini meliputi satu standard kandungan Tingkatan 4 sahaja: mol dan isi padu gas. Ia menambah laluan ketiga masuk dan keluar daripada mol. Dalam standard 3.3 anda menghubungkan mol dengan jisim; di sini anda menghubungkannya dengan isi padu gas, menggunakan satu pemalar mudah diingat yang dipanggil isi padu molar. Bagi gas, ini selalunya cara terpantas untuk mencari amaun, kerana mengukur isi padu lebih mudah daripada menimbang gas, kemahiran yang anda gunakan sepanjang pengiraan Kimia SPM.

Mengapa satu mol mana-mana gas mempunyai isi padu yang sama

Satu fakta eksperimen yang menarik mendasari standard ini: isi padu yang sama bagi semua gas, diukur pada suhu dan tekanan yang sama, mengandungi bilangan molekul yang sama (hukum Avogadro). Diterbalikkan, ini bermaksud satu mol mana-mana gas, ringan atau berat, unsur atau sebatian, mengisi isi padu yang sama pada keadaan yang sama. Identiti gas tidak penting; hanya suhu dan tekanan yang penting. Ini berlaku kerana dalam gas molekul-molekulnya begitu berjauhan sehingga saiznya sendiri boleh diabaikan, jadi yang mengisi ruang ialah bilangan molekul, bukan sebesar atau seberat mana setiap satu.

Isi padu molar

Isi padu molar ialah isi padu yang diisi oleh satu mol mana-mana gas pada suhu dan tekanan yang dinyatakan. Anda mesti tahu dua nilai piawai:

• Pada keadaan bilik (suhu dan tekanan bilik): Isi padu molar gas ialah 24 dm³ mol⁻¹ pada keadaan bilik.
• Pada STP (suhu dan tekanan piawai): Isi padu molar gas ialah 22.4 dm³ mol⁻¹ pada STP.

Jadi pada keadaan bilik satu mol mana-mana gas mengisi 24 dm³ mol⁻¹ dm³, dan pada STP satu mol mengisi 22.4 dm³ mol⁻¹ dm³. Sentiasa semak keadaan mana yang dinyatakan soalan sebelum anda memilih nombornya.

Hubungan utama

Untuk menukar antara amaun gas dalam mol dan isi padunya, gunakan:

Bilangan mol gas (n) = isi padu gas ÷ isi padu molar

yang disusun semula kepada isi padu gas = n × isi padu molar. Ini analog gas bagi “mol = jisim ÷ jisim molar” daripada standard sebelumnya, bentuk yang sama, pemalar yang berbeza.

Nota tentang unit

Isi padu molar diberi dalam dm³ mol⁻¹, jadi isi padu mesti dalam dm³ sebelum anda membahagi. Jika soalan memberi isi padu dalam cm³, tukar dahulu: 1 dm³ = 1000 cm³, jadi bahagikan bilangan cm³ dengan 1000. Lupa penukaran ini ialah kesilapan paling biasa pada standard ini.

Contoh penyelesaian

Soalan. Kira isi padu 0.5 mol karbon dioksida, CO₂, pada keadaan bilik. [Isi padu molar pada keadaan bilik = 24 dm³ mol⁻¹ dm³ mol⁻¹]

Langkah 1, Pilih isi padu molar yang betul. Soalan menyatakan keadaan bilik, jadi gunakan 24 dm³ mol⁻¹ dm³ mol⁻¹.

Langkah 2, Gunakan isi padu = n × isi padu molar. Isi padu = 0.5 × 24 dm³ mol⁻¹ = 12 dm³.

Jawapan. 0.5 mol CO₂ mengisi 12 dm³ pada keadaan bilik. (Perhatikan bahawa jawapannya sama bagi 0.5 mol mana-mana gas pada keadaan bilik, kerana isi padu molar tidak bergantung pada identiti gas.)

Soalan latihan

Soalan. Berapakah bilangan mol gas oksigen, O₂, hadir dalam 6 dm³ oksigen pada keadaan bilik, dan berapa molekul itu? [Isi padu molar = 24 dm³ mol⁻¹ dm³ mol⁻¹; NA = 6.02 x 10²³ mol⁻¹ mol⁻¹]

Jawapan. Bilangan mol = isi padu ÷ isi padu molar = 6 ÷ 24 dm³ mol⁻¹ = 0.25 mol. Bilangan molekul = 0.25 × 6.02 x 10²³ mol⁻¹ = 1.505 × 10²³ molekul.

Petua peperiksaan

Dua semakan melindungi markah. Pertama, baca keadaan: gunakan 24 dm³ mol⁻¹ dm³ mol⁻¹ pada keadaan bilik dan 22.4 dm³ mol⁻¹ dm³ mol⁻¹ pada STP, menggunakan yang salah memberi jawapan salah walaupun dengan kaedah sempurna. Kedua, masukkan isi padu ke dalam dm³ sebelum membahagi; tukar cm³ kepada dm³ dengan membahagi dengan 1000. Ingat bahawa isi padu molar terpakai hanya untuk gas, anda tidak boleh menggunakannya untuk pepejal atau cecair. Dan kerana isi padu molar sama bagi setiap gas, soalan yang memberi anda jisim gas dan meminta isi padunya sebenarnya masalah dua langkah: jisim → mol (guna jisim molar) → isi padu (guna isi padu molar).

Menghubungkan isi padu gas ke dalam peta penuh

Standard ini melanjutkan peta penukaran daripada standard 3.3 dengan menambah kotak keempat bagi gas:

jisim ⇄ mol ⇄ bilangan zarah, dan bagi gas juga mol ⇄ isi padu gas

Mol kekal sebagai hab di tengah. Untuk mencari isi padu gas daripada jisimnya, tukar jisim kepada mol dahulu dengan jisim molar, kemudian tukar mol kepada isi padu dengan isi padu molar. Untuk mencari berapa molekul dalam isi padu gas yang diukur, tukar isi padu kepada mol dahulu dengan isi padu molar, kemudian darabkan dengan pemalar Avogadro. Setiap perjalanan ini melalui mol, dan itulah tepatnya sebabnya mol ialah pusat seluruh bab.

Bila menggunakan isi padu molar dan bukan jisim molar

Pelajar kadangkala mencapai jisim molar kerana tabiat walaupun kuantiti yang diberi ialah isi padu gas. Gunakan peraturan mudah ini: jika data yang diberi kepada anda ialah isi padu gas, mulakan dengan isi padu molar; jika ia jisim, mulakan dengan jisim molar. Kedua-dua laluan menghasilkan amaun dalam mol, dan sebaik sahaja anda mempunyai mol anda boleh pergi ke mana-mana lagi pada peta. Mengenali pemalar mana untuk dimulakan, jisim molar dalam g mol⁻¹ atau isi padu molar dalam dm³ mol⁻¹, selalunya seluruh kesukaran soalan, dan ia keputusan yang boleh anda buat cuma dengan melihat unit data.

Kedudukan dalam bab

Ini standard kandungan 3.4 bab Konsep Mol, Formula Kimia dan Persamaan Kimia. Ia dibina atas mol dan jisim molar dan digunakan banyak dalam stoikiometri tindak balas yang menghasilkan atau menggunakan gas. Latih penukaran isi padu gas dengan contoh penyelesaian dan semak diri anda dengan soalan latihan. Dalam kelas 1-ke-1 Kimia SPM dalam talian kami, diajar dalam bahasa Inggeris, dari RM50/jam, guru kami memastikan anda sentiasa memilih isi padu molar yang betul bagi keadaan yang dinyatakan dan tidak pernah lupa penukaran cm³ kepada dm³.

Ringkasan pantas

• Satu mol mana-mana gas mengisi isi padu yang sama pada suhu dan tekanan yang sama.
• Isi padu molar: Isi padu molar gas ialah 24 dm³ mol⁻¹ pada keadaan bilik; Isi padu molar gas ialah 22.4 dm³ mol⁻¹ pada STP.
• Bilangan mol gas = isi padu ÷ isi padu molar; isi padu = mol × isi padu molar.
• Isi padu mesti dalam dm³ (1 dm³ = 1000 cm³); isi padu molar untuk gas sahaja.