Расчёт массы и объёма газа при н.у.

Q: Чему равен молярный объём газа при н.у.?

При нормальных условиях (0 °C и 101,325 кПа) молярный объём любого идеального газа равен 22,4 л/моль. Это следствие закона Авогадро: одинаковые количества газов при одинаковых давлении и температуре занимают одинаковый объём. Значение используют в школьных и вузовских задачах по химии.

Q: Чем отличаются нормальные и стандартные условия?

Нормальные условия (н.у.) – это 0 °C (273,15 К) и давление 101,325 кПа, молярный объём равен 22,4 л/моль. Стандартные условия по ИЮПАК с 1982 года – это 0 °C и 100 кПа, молярный объём в этом случае составляет 22,71 л/моль. В школьной программе обычно используют н.у.

Q: Можно ли применять формулу 22,4 л/моль к смеси газов?

Да, молярный объём 22,4 л/моль справедлив для любого идеального газа и их смесей при н.у. Для смеси нужно знать среднюю молярную массу, которая рассчитывается через мольные или объёмные доли компонентов. Например, средняя молярная масса воздуха – около 29 г/моль.

Q: Как пересчитать объём газа из условий, отличных от н.у.?

Используйте уравнение Менделеева–Клапейрона: pV = nRT, где R = 8,314 Дж/(моль·К). Либо приведите объём к н.у. через объединённый газовый закон: V₀ = V·p·273 / (101,325·T), где T – температура в Кельвинах, p – давление в кПа.

Q: Сколько весит 1 литр кислорода при н.у.?

Молярная масса O₂ равна 32 г/моль, молярный объём – 22,4 л/моль. Значит, плотность кислорода при н.у. равна 32 / 22,4 ≈ 1,43 г/л. Один литр кислорода при нормальных условиях весит примерно 1,43 г.

Q: Какую массу имеет 11,2 л водорода при н.у.?

Количество вещества: n = 11,2 / 22,4 = 0,5 моль. Молярная масса H₂ – 2 г/моль. Масса: m = 0,5 · 2 = 1 г. Таким образом, 11,2 л водорода при нормальных условиях весят ровно 1 грамм.

30 апреля 2026 г.

Главная формула, которая решает задачу: m = V · M / 22,4, где V – объём газа в литрах при нормальных условиях, M – молярная масса (г/моль), 22,4 – молярный объём газа при н.у. в л/моль. Обратное уравнение V = m · 22,4 / M позволяет рассчитать объём по известной массе.

Исходные данныеГаз Выберите из списка или укажите свою молярную массуЧто рассчитать

Массу по объёму Объём по массе

Объём газа при н.у., л Введите объём газа в литрах при нормальных условиях (0 °C, 101,325 кПа)

Справочная таблица популярных газов при н.у.

Газ	Формула	M, г/моль	ρ, г/л

Газы с ρ < 1,293 г/л легче воздуха и поднимаются вверх, с ρ > 1,293 – тяжелее и опускаются вниз.

Калькулятор выше принимает на вход формулу газа или его молярную массу и одно из значений – массу либо объём при н.у. На выходе получаете количество вещества (моль), плотность газа и недостающую величину. Расчёт идёт через соотношение n = V / 22,4 = m / M.

Что такое нормальные условия

Нормальные условия (н.у.) в химии – это:

температура T = 0 °C = 273,15 К;
давление p = 101,325 кПа = 760 мм рт. ст. = 1 атм.

При этих параметрах один моль любого идеального газа занимает одинаковый объём – 22,4 литра. Это прямое следствие закона Авогадро.

Не путайте с стандартными условиями ИЮПАК (с 1982 года): там давление принято 100 кПа, и молярный объём равен 22,71 л/моль. В школьных и вузовских задачах по умолчанию используют именно н.у. с 22,4 л/моль.

Молярный объём и количество вещества

Количество вещества газа при н.у. вычисляется через молярный объём Vm = 22,4 л/моль:

$$n = \frac{V}{V_m} = \frac{V}{22{,}4}$$

Связь массы и количества вещества – через молярную массу M:

$$n = \frac{m}{M}$$

Объединяя оба соотношения, получаем рабочие формулы.

Как рассчитать массу газа по его объёму

Алгоритм:

Запишите химическую формулу газа.
Найдите молярную массу M, суммируя атомные массы из таблицы Менделеева.
Найдите количество вещества: n = V / 22,4.
Рассчитайте массу: m = n · M.

Финальная формула в одну строку:

$$m = \frac{V \cdot M}{22{,}4}$$

Пример 1. Найти массу 5,6 л углекислого газа CO₂ при н.у.

M(CO₂) = 12 + 16·2 = 44 г/моль;
n = 5,6 / 22,4 = 0,25 моль;
m = 0,25 · 44 = 11 г.

Пример 2. Сколько весит 44,8 л азота N₂ при н.у.?

M(N₂) = 14·2 = 28 г/моль;
n = 44,8 / 22,4 = 2 моль;
m = 2 · 28 = 56 г.

Как найти объём газа по массе

Формула обратная:

$$V = \frac{m}{M} \cdot 22{,}4$$

Пример 3. Какой объём при н.у. займут 8 г метана CH₄?

M(CH₄) = 12 + 4 = 16 г/моль;
n = 8 / 16 = 0,5 моль;
V = 0,5 · 22,4 = 11,2 л.

Пример 4. Объём 3,4 г аммиака NH₃ при н.у.

M(NH₃) = 14 + 3 = 17 г/моль;
n = 3,4 / 17 = 0,2 моль;
V = 0,2 · 22,4 = 4,48 л.

Плотность газа при н.у.

Плотность – это масса единицы объёма. Для газа при н.у. она равна отношению молярной массы к молярному объёму:

$$\rho = \frac{M}{22{,}4} \ \text{(г/л)}$$

Через плотность массу удобно искать сразу: m = ρ · V.

Молярные массы и плотности популярных газов

Газ	Формула	M, г/моль	ρ при н.у., г/л
Водород	H₂	2	0,089
Гелий	He	4	0,179
Метан	CH₄	16	0,714
Аммиак	NH₃	17	0,759
Азот	N₂	28	1,250
Воздух	–	29	1,293
Кислород	O₂	32	1,429
Углекислый газ	CO₂	44	1,964
Хлор	Cl₂	71	3,170

Газы легче воздуха (M < 29) поднимаются вверх, тяжелее – опускаются вниз. Это полезно при решении задач на сбор газов методом вытеснения воздуха.

Если условия отличаются от нормальных

Когда температура и давление не соответствуют н.у., используют уравнение Менделеева–Клапейрона:

$$pV = nRT$$

где R = 8,314 Дж/(моль·К), T – температура в Кельвинах, p – в Паскалях, V – в м³.

Альтернатива – привести объём к нормальным условиям через объединённый газовый закон:

$$\frac{p_1 V_1}{T_1} = \frac{p_0 V_0}{T_0}$$

После этого применяют стандартную формулу с молярным объёмом 22,4 л/моль.

Типичные ошибки в задачах

Подстановка молярной массы атома вместо молекулы. Для O₂ берут 32, а не 16; для N₂ – 28, а не 14.
Использование 22,4 л/моль не при н.у. При других температуре и давлении это значение неверно.
Перепутаны единицы. Объём – в литрах, масса – в граммах, молярная масса – в г/моль.
Игнорирование двухатомности простых газов. H₂, O₂, N₂, Cl₂, F₂, I₂, Br₂ при обычных условиях молекулярны.
Округление 22,4 до 22. Это даёт ошибку около 2% в результате.

Материал носит справочный характер; для контрольных и экзаменов сверяйтесь с условиями задачи и учебной программой.

Часто задаваемые вопросы

Чему равен молярный объём газа при н.у.?