5. Определение молекулярнык масс веществ

В ГАЗООБРАЗНОМ СОСТОЯНИИ

Чтобы определить молекулярную массу вещества, обычно находят

численно равную ей мольную массу вещества в г/моль.

А. Определение молекулярной массы по плотности газа.

Пример 1. Плотность газа по воздуху равна 1,17. Определить молекулярную

массу газа.

Р е ш е н и е . Из закона Авогадро следует, что при одном и том же давлении

и одинаковых температурах массы (т) равных объемов газов относятся как их

мольные массы (М)

тх/тч = M\/Mi ,

где тщ/тп2 — относительная плотность первого газа по второму, обозначаемая

D.

Следовательно, по условию задачи:

D = Mi/M2 = 1,17.

Средняя мольная масса воздуха Мг равна 29,0 г/моль. Тогда: М\ = 1,17-29,0 =

= 33,9 г/моль, что соответствует молекулярной массе, равной 33,9.

Б. Определение молекулярной массы газа по мольному объему.

Пример 2. Определить молекулярную массу газа, если при нормальных условиях

0,824 г его занимают объем 0,260 л.

Р е ш е н и е . При нормальных условиях 1 моль любого газа занимает объем

22,4 л. Вычислив массу 22,4 л данного газа, мы узнаем его мольную массу.

0,824 г газа занимают объем 0,260 л ,

х г » » » 22,4 л ,

х = 22,4-0,824/0,260 = 71,0 г.

Следовательно, мольная масса газа равна 71,0 г/моль, а его молекулярная

масса — 71.

В. Определение молекулярной массы по уравнению Клапейрона

— Менделеева.

Уравнение Клапейрона — Менделеева (уравнение состояния

идеального газа) связывает массу (т, кг), температуру (Т, К),

давление (Р, Па) и объем (V, м3) газа с его мольной массой

(М, кг/моль):

PV = mRT/M.

Здесь R — универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль-К)*.

Пользуясь этим уравнением, можно вычислить любую из входящих

в него величин, если известны остальные.

Пример 3. Вычислить молекулярную массу бензола, зная, что масса 600 мл

его паров при 87°С и давлении 83,2 кПа равна 1,30 г.

Р е ш е н и е . Выразив данные задачи в единицах СИ (Р — 8,32 • 104 Па;

V = 6 • Ю - 4 м3; т — 1,30 • 10~3 кг; Т = 360 К) и подставив их в уравнение

Клапейрона — Менделеева, находим:

м = 1,30 • Ю - 3 • 8,31 • 360 = 10_ 3 к г / м о л ь = 7 8 0 г / м о л ь

8,32 • 10* • 6 - 10~4

Молекулярная масса бензола равна 78,0.

* В других единицах R имеет следующие значения: 62,36 л - мм рт. ст. X

хК_ 1 - м о л ь - 1 ; 1,987 кал • К - 1 -моль- 1.

Задачи

80. Масса 200 мл ацетилена при нормальных условиях равна

0,232 г. Определить мольную массу ацетилена.

81. Вычислить мольную массу газа, если масса 600 мл его при

нормальных условиях равна 1,714 г.

82. Масса 0,001 м3 газа (0°С, 101,33 кПа) равна 1,25 г. Вычислить:

а) мольную массу газа; б) массу одной молекулы газа.

83. Масса 0,001 м3 газа при нормальных условиях равна

0,0021 кг. Определить мольную массу газа и его плотность по

воздуху.

84. Плотность этилена по кислороду равна 0,875. Определить

молекулярную массу газа.

85. Масса 0,001 м3 некоторого газа при нормальных условиях

равна 0,00152 кг, а масса 0,001 м3 азота составляет 0,00125 кг.

Вычислить молекулярную массу газа, исходя: а) из его плотности

относительно азота; б) из мольного объема.

86. Из скольких атомов состоят в парах молекулы ртути, если

-плотность паров ртути по воздуху равна 6,92?

87. При некоторой температуре плотность паров серы по азоту

равна 9,14. Из скольких атомов состоит молекула серы при этой

температуре?

88. Вычислить мольную массу ацетона, если масса 500 мл его

паров при 87°С и давлении 96 кПа (720 мм рт. ст.) равна 0,93 г.

89. При 17°С и давлении 104 кПа (780 мм рт. ст.) масса 624 мл

газа равна 1,56 г. Вычислить молекулярную массу газа.

90. Какой объем займет 1 кг воздуха при 17° С и давлении

101,33 кПа?

91. Газометр вместимостью 20 л наполнен газом. Плотность

этого газа по воздуху 0,40, давление 103,3 кПа (774,8 мм рт. ст.),

температура 17°С. Вычислить массу газа.

92. Масса колбы вместимостью 750 мл, наполненной при 27°С

кислородом, равна 83,3 г. Масса пустой колбы составляет 82,1 г.

Определить давление кислорода.

93. Вычислить массу 1 м3 воздуха при 17°С и давлении 83,2 кПа

(624 мм рт. ст.).

Вопросы для самоконтроля

94. Какой из перечисленных ниже фактов может служить доказательством

одноатомности газообразного неона: а) неон не образует

соединений с другими элементами; б) плотность неона вдвое

меньше, чем плотность следующего благородного газа — аргона;

в) плотность неона почти вдвое меньше плотности фтора — предыдущего

элемента периодической системы?

95. Чему равна плотность хлора по воздуху: а) 2,44; б) 3,0;

в) можно определить только опытным путем?

96. Газообразный оксид содержит 30,4% азота. В молекулу оксида

входит один атом азота. Чему равна плотность газа по кислороду,

а) 0,94; б) 1,44; в) 1,50?

97. Масса 2,24 л газа (условия нормальные) равна 2,8 г. Чему

равна молекулярная масса газа: а) 14; б) 28; в) 42?

98. Масса атома серы в два раза больше массы атома кислорода.

Можно ли на этом основании считать, что плотность паров серы

по кислороду равна двум: а) можно; б) нельзя?