Задания № 18, 22 · ОГЭ

Расчёты по уравнению реакции с газами

Как находить объём и количество вещества газа по коэффициентам реакции

6 мин чтенияСложность: Обновлено 29 сентября 2026

Расчёты по уравнению реакции позволяют определить объём или количество вещества газа, если известны данные о другом участнике реакции. Основой служат коэффициенты уравнения, связь количества вещества с объёмом и правильный выбор условий, при которых измерен газ.

1. Что связывает уравнение реакции и объём газа

Сначала составляют и уравнивают уравнение химической реакции. Коэффициенты показывают соотношение количеств веществ, вступающих в реакцию и образующихся в результате. Повторите правила расстановки коэффициентов на странице коэффициентов уравнения реакции.

2H₂ + O₂ → 2H₂OВ реакции водорода с кислородом 2 моль \(H_2\) реагируют с 1 моль \(O_2\).

Количество вещества

Количество вещества \(n\) — физическая величина, показывающая, сколько частиц или условных порций вещества участвует в расчёте. Единица измерения — моль. В уравнении реакции коэффициенты относятся именно к количествам веществ в молях.

Закон объёмных отношений газов

При одинаковых температуре и давлении объёмы реагирующих газов и газообразных продуктов относятся как коэффициенты в уравнении реакции. Поэтому для газов можно составлять пропорцию непосредственно по коэффициентам, если все объёмы измерены при одинаковых условиях.

Например, из уравнения \(2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O\) следует: \(V(H_2):V(O_2)=2:1\). Если водяной пар считается газом и условия одинаковы, его объём также относится к объёму кислорода как \(2:1\). Для более универсального решения используют количество вещества.

2. Основные формулы для газов

Связь объёма газа с количеством вещества задаётся молярным объёмом. Подробное объяснение этой величины дано на странице молярном объёме газа. При нормальных условиях, если это указано в условии, \(V_m=22{,}4\ \text{л/моль}\). В некоторых школьных задачах при комнатных условиях используют другое значение, например \(24\ \text{л/моль};\) его всегда берут из условия или справочных данных.

\[n=\frac{V}{V_m}\]1

\[V=nV_m\]2

Здесь \(n\) — количество вещества в молях, \(V\) — объём газа, \(V_m\) — молярный объём. Если дан объём газа, сначала переводят его в моли, затем используют коэффициенты уравнения.

\[\frac{n(A)}{\nu(A)}=\frac{n(B)}{\nu(B)}\]3

В формуле (3) \(\nu(A)\) и \(\nu(B)\) — коэффициенты веществ \(A\) и \(B\). Для двух газов при одинаковых температуре и давлении можно записать и объёмное соотношение:

\[\frac{V(A)}{\nu(A)}=\frac{V(B)}{\nu(B)}\]4

Как выбрать способ

Если в условии даны объёмы газов и сказано, что температура и давление одинаковы, часто достаточно пропорции по коэффициентам. Если дано количество вещества, масса, объём при конкретных условиях или нужно проверить избыток, надёжнее перейти к молям.

Что дано	Первое действие	Что использовать дальше
Объём газа	Найти \(n=V/V_m\) или применить объёмную пропорцию	Коэффициенты реакции
Количество вещества	Сопоставить \(n\) с коэффициентом	Пропорция по молям
Масса вещества	Найти \(n=m/M\)	Уравнение реакции
Несколько реагентов	Определить, какого вещества не хватает первым	Ограничивающий реагент

3. Универсальный алгоритм решения

Запишите формулы веществ и составьте уравнение реакции.
Расставьте коэффициенты и проверьте их.
Выпишите данные и величину, которую требуется найти.
Переведите известные величины в количество вещества: для газа \(n=V/V_m\), для массы \(n=m/M\).
Составьте соотношение количеств веществ по коэффициентам.
Найдите количество вещества искомого газа.
Переведите результат в требуемую величину: объём, массу или число частиц.
Проверьте единицы измерения и разумность ответа.

Если требуется найти объём продукта, удобно пользоваться страницей расчёта объёма продукта. Эта задача является частным случаем общего расчёта по уравнению реакции. Важно не путать объём газа с объёмом смеси: для смеси применяются отдельные правила.

Проверь себя

В реакции \(2CO+O_2\rightarrow2CO_2\) при одинаковых условиях из 3 л угарного газа образуется какой объём углекислого газа, если кислород в избытке?

4. Разобранный пример

№

Пример: объём продукта по объёму реагента

При сгорании метана в избытке кислорода измерили 5,6 л \(CH_4\) при нормальных условиях. Найдите объём образовавшегося углекислого газа при тех же условиях.

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂OВода в условии рассматривается как жидкость, поэтому искомый газ — \(CO_2\).

Уравнение уже уравнено. Коэффициенты метана и углекислого газа равны 1:1.

\(\displaystyle \frac{n(CH_4)}{1}=\frac{n(CO_2)}{1}\)

Переводим объём метана в количество вещества при нормальных условиях.

\(\displaystyle n(CH_4)=\frac{5{,}6\ \text{л}}{22{,}4\ \text{л/моль}}=0{,}25\ \text{моль}\)

По коэффициентам реакции количество углекислого газа такое же.

\(\displaystyle n(CO_2)=0{,}25\ \text{моль}\)

Переводим количество вещества углекислого газа в объём.

\(\displaystyle V(CO_2)=n(CO_2)\cdot V_m=0{,}25\cdot22{,}4=5{,}6\ \text{л}\)

Ответ: \(V(CO_2)=5{,}6\ \text{л}\). В этой задаче можно было сразу применить формулу (4), потому что газы измерены при одинаковых условиях и коэффициенты \(CH_4\) и \(CO_2\) одинаковы.

5. Если реагенты взяты не в стехиометрическом соотношении

Когда известны объёмы двух реагирующих газов, один из них может быть в избытке. Тогда реакцию ограничивает тот газ, которого относительно коэффициента меньше. Нельзя автоматически использовать весь объём каждого реагента: часть избытка останется после реакции.

Например, для реакции \(2H_2+O_2\rightarrow2H_2O\) на 4 л водорода требуется 2 л кислорода. Если кислорода дано 3 л, полностью прореагируют 4 л водорода и 2 л кислорода, а 1 л кислорода останется. Для определения ограничивающего реагента сравнивают отношения \(V/\nu\) или \(n/\nu\).

\[\text{Ограничивающий реагент: минимально значение }\frac{n}{\nu}\]5

Частые ошибки

1) Используют \(22{,}4\ \text{л/моль}\) без указания нормальных условий. 2) Сравнивают объёмы веществ с разными температурой и давлением. 3) Берут индексы в формулах вместо коэффициентов. В реакции \(2H_2+O_2\rightarrow2H_2O\) соотношение задают числа 2:1:2, а не индексы. 4) Не уравнивают реакцию перед расчётом. 5) Забывают, что часть вещества может быть в избытке. 6) Не переводят миллилитры в литры или кубические сантиметры в согласованные единицы.

Если в задаче нужно определить содержание примеси по объёму выделившегося газа, это уже расчёт чистоты вещества; его следует изучать на странице расчёта чистоты по объёму газа. Если дано фактически полученное количество газа и требуется сравнить его с расчётным, понадобится понятие теоретического объёма газа: теоретический объём газа.

6. Проверка ответа и связь с другими задачами

Проверьте, соответствует ли ответ коэффициентам: если коэффициент искомого газа в два раза больше коэффициента известного, при одинаковых условиях его объём должен быть в два раза больше. Газообразный продукт не должен появляться из вещества, которое отсутствует в уравнении. Кроме того, размерность должна совпадать с вопросом: литры для объёма, моли для количества вещества.

Расчёты с массовой долей требуют сначала найти массу чистого вещества, затем применить обычный алгоритм: расчёты по массовой доле и уравнению реакции. Для газовых смесей важно отличать общий объём смеси от объёма отдельного компонента: объём газовой смеси.

Быстрый тест по теме

Быстрая проверка

~ 2 мин4 вопроса

Вопрос 1 / 4

Вопрос 1 из 4 · коэффициенты

Какое соотношение объёмов газов следует из \(N_2+3H_2\rightarrow2NH_3\) при одинаковых условиях?

Главное за минуту

Главное

Коэффициенты уравнения показывают соотношение количеств веществ в молях.
Для газа используют связи \(n=V/V_m\) и \(V=nV_m\).
При одинаковых температуре и давлении объёмы газов относятся как коэффициенты реакции.
Если реагенты взяты в разных количествах, сначала находят ограничивающий реагент по минимальному \(n/\nu\).
Всегда проверяйте условия измерения, единицы, уравненность реакции и соответствие ответа коэффициентам.