3. Моль. Закон авогадро. Мольный объем газа

Моль - количество вещества, содержащее столько молекул, атомов, ионов или других структурных единиц, сколько содержится атомов в 12 г изотопа углерода с атомной массой, равной 12.

Число структурных единиц, содержащихся в 1 моле вещества N (число Авогадро ) равно 6,02 × 10 моль^-1.

Нужно учесть, что масса 1 моля вещества (мольная масса), выраженная в граммах, численно равна относительной молекулярной массе этого вещества.

ПРИМЕР 1. Выразить в граммах массу одной молекулы СО .

Решение. Молекулярная масса углекислого газа равна 44. Следовательно, мольная масса СО равна 44 г/ моль. В 1 моле углекислого газа содержится 6,02 × 10 молекул. Отсюда находим массу одной молекулы:

m= 44/ (6,02 × 10 ) = 7,31 × 10 г.

Согласно закону Авогадро в равных объемах любых газов, взятых при одной и той же температуре и одинаковом давлении, содержится одинаковое число молекул. Этот объем называется мольным объемом газа и при нормальных условиях ( при 273 К и давлении 101,325 кПа ) равен 22, 4 л.

ПРИМЕР 2. Определить объем, занимаемый 5,25 г азота при температуре 26 С и давлении 98,9 кПа (742 мм рт. ст.).

Решение. Зная мольный объем и мольную массу (28 г/ моль) азота, находим объем, который будут занимать 5,25 г азота при нормальных условиях:

28 Г азота занимают объем 22,4 л ,

5,25 г - V ,

откуда V = 5,25 × 22,4/28 = 4,20 л.

Затем приводим полученный объем к указанным в задаче условиям:

V= P V T / (PT ) = 101,3 × 4,20 × 299 / (98,9 × 273) = 4,71 л.

Задачи 4-6

4. Выразить в граммах массу одной молекулы диоксида серы.

5. Какой объем при нормальных условиях занимают 27 × 10 молекул газа?

6. Определить объем, занимаемый 0,07 кг N при температуре 294 К и давлении 142 кПа. Ответ: 43 л.

4.Определение молекулярных масс веществ в газообразном состоянии

Для определения ММ вещества обычно находят численно равную ей мольную массу вещества в г/ моль. Используется несколько методов определения ММ: по плотности газа, по мольному объему, по уравнению Клапейрона-Менделеева.

ПРИМЕР 1. Плотность газа по воздуху равна 1,17. Определить ММ газа.

Решение. Из закона Авогадро следует, что при одном и том же давлении и одинаковых температурах массы (m) равных объемов газов относятся как их мольные массы (М).

m / m = M /M , тогда D = M /M = 1,17

Средняя мольная масса воздуха М равна 29,0 г/ моль. Тогда

М = 1,17 × 29,0 = 33,9 г/ моль, что соответствует молекулярной массе, равной 33,9.

ПРИМЕР 2. Определить ММ газа, если при нормальных условиях

0,824 г его занимают объем 0, 260 л.

Решение. 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 равна 71 г/ моль, а его молекулярная масса равна 71.

ПРИМЕР 3. По уравнению Клапейрона - Менделеева вычислить ММ бензола, зная, что масса 600 мл его паров при температуре 360 К и давлении 83,2 кПа равна 1,30 г.

Решение. Уравнение Клапейрона - Менделеева :

PV = mRT / M ,

где R - универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/ (моль × К)

г/моль

Таким образом, молекулярная масса бензола равна 78,0 г/ моль.