Сборник задач и упражнений по химии. Лебедева М.И - 10 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

1.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ МАСС ВЕЩЕСТВ В ГАЗО-
ОБРАЗНОМ СОСТОЯНИИ
Чтобы определить молекулярную массу вещества (а.е.м.), обычно на-
ходят численно равную ей мольную массу вещества (г/моль).
А Определение молекулярной массы по плотности газа
П р и м е р 4 Плотность газа по воздуху равна 1,17. Определите мо-
лекулярную массу газа.
Решение Из закона Авогадро следует, что при одном и том же давле-
нии и одинаковых температурах массы (m) равных объемов газов относятся
как их мольные массы (М):
m
1
/ m
2
= M
1
/ M
2
= D, (1.2.1)
где D – относительная плотность первого газа по второму.
Следовательно, по условию задачи:
D = М
1
/ М
2
= 1,17.
Средняя мольная масса воздуха М
2
равна 29,0 г/моль. Тогда:
М
1
= 1,17⋅29,0 = 33,9 г/моль,
что соответствует молекулярной массе, равной 33,9 а.е.м.
П р и м е р 5 Найдите плотность по азоту воздуха, имеющего сле-
дующий объемный состав: 20,0 % О
2
; 79,0 % N
2
; 1,0 % Ar.
Решение Поскольку объемы газов пропорциональны их количествам
(закон Авогадро), то среднюю мольную массу смеси можно выразить не
только через моли, но и через объемы:
М
ср
= (М
1
V
1
+ M
2
V
2
+ M
3
V
3
) / (V
1
+ V
2
+ V
3
). (1.2.2)
Возьмем 100 дм
3
смеси, тогда V(O
2
) = 20 дм
3
, V(N
2
) = 79 дм
3
, V(Ar) =
= 1 дм
3
. Подставляя эти значения в формулу (1.2.2) получим:
М
ср
= (32⋅20 + 28⋅79 + 40⋅1) / (20 + 79 + 1),
М
ср
= 28,9 г/моль.
Плотность по азоту получается делением средней мольной массы сме-
си на мольную массу азота:
D
N2
= 28,9/28 = 1,03.
Б Определение молекулярной массы газа по мольному объему
П р и м е р 6 Определите молекулярную массу газа, если при нор-
мальных условиях газ массой 0,824 г занимает объем 0,260 дм
3
.
Решение При нормальных условиях 1 моль любого газа занимает
объем 22,4 дм
3
, тогда ν
газа
= 0,26/22,4 = 0,0116 моль, а мольная масса равна
0,824/0,0116 = 71 г/моль.
Следовательно, мольная масса газа равна 71,0 г/моль, а его молеку-
лярная масса 71,0 а.е.м.
В Определение молекулярной массы по уравнению Менделеева-
Клапейрона
Уравнение Менделеева-Клапейрона (уравнение состояния идеального
газа) устанавливает соотношение массы (m, кг), температуры (Т, К), давле-
ния (Р, Па) и объема (V, м
3
) газа с его мольной массой (М, кг/моль):
PV = mRT / M, (1.2.3)
где R – универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль⋅К). Поль-
зуясь этим уравнением, можно вычислить любую из входящих в него вели-
чин, если известны остальные.
П р и м е р 7 Вычислите молекулярную массу бензола, зная, что
масса 600 см
3
его паров при 87 °С и давлении 83,2 кПа равна 1,30 г.
Решение Выразив данные задачи в единицах СИ (Р = 8,32⋅10
4
Па; V =
6⋅10
–4
м
3
; m = 1,30⋅10
–3
кг; Т = 360 К) и, подставив их в уравнение (1.2.3),
найдем:

Страницы