Лабораторная работа № 1. Определение молярной массы оксида углерода(1у)

Цель работы. Определить молярную массу газообразного вещест­ва, используя различные методы. Приобрести навыки расчета по га­зовым законам. Закрепить основные понятия химии.

Массы атомов и молекул чрезвычайно малы. Хотя современные ме­тоды исследования позволяют определять их с большой точностью, в химии, как правило, применяют не абсолютные значения масс атомов и молекул, а их относительные значения.

С 1961 года за единицу массы принята 1/12 часть массы атома изотопа углерода-12 и названа атомной единицей массы (а.е.м.).

Важной характеристикой вещества является его относительная атомная масса (А_г) или относительная молекулярная масса (М_г).

Относительная атомная масса - величина, равная отношению средней массы атома природного изотопного состава элемента к одной двенадцатой части массы атома изотопа углерода-12.

Где т(элемента X) - масса атома элемента X;

т( ¹²С) - масса атома изотопа углерода-12.

Относительные атомные массы элементов - безразмерные физиче­ские величины. Современные значения относительных атомных масс элементов приведены в периодической системе элементов Д.И. Мен­делеева.

Относительная молекулярная масса вещества X - величина, рав­ная отношению средней массы молекулы вещества X природного изотопного состава элемента к одной двенадцатой части массы атома изотопа углерода-12.

где т(Х) - масса молекулы вещества X;

т(¹²С) - масса атома изотопа углерода-12.

Относительная молекулярная масса показывает, во сколько раз масса молекулы воды больше 1/12 массы атома изотопа углерода-12.

Относительную молекулярную массу вещества легко вычислить по относительным атомным массам элементов, образующих молекулу, с учетом индексов, указывающих, сколько атомов каждого элемента входит в состав молекулы.

M_r(H₂O) = 2 A_r(H) + A_r(O) = 2∙1 + 16 = 18

M_r(HNO₃) = A_r(H) + A_r(N) +3 A_r(O) = 1 + 14 + 3∙16 = 63

Относительная молекулярная масса - безразмерная физическая ве­личина, зависящая от состава молекулы.

Для количественных расчетов веществ, участвующих в реакции, за единицу измерения количества вещества принимают моль.

Моль - количество вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов и других частиц), сколько атомов со­держится в 0,012 кг изотопа углерода-12.

Установлено, что в изотопе углерода-12 массой 0,012 кг содержится 6,02∙10²³ атомов.

Число частиц, содержащихся в веществе количеством один моль, называют числом Авогадро и обозначают N_A..

Таким образом, один моль любого вещества в газообразном, жид­ком или твердом состоянии содержит одинаковое число частиц -6,02∙10²³.

Если число частиц в системе разделить на количество вещества, то всегда будет получаться одна и та же величина, называемая постоян­ной Авогадро.

Постоянная Авогадро - одна из универсальных постоянных физики и химии.

Число частиц вещества X в системе прямо пропорционально коли­честву вещества этой системы.

N(X) = N_A∙v(X)

Масса порции вещества X, содержащая 6,02∙10²³ частиц (т.е. 1 моль вещества), будет численно равна молярной массе данного ве­щества X.

M(H₂0) = m(молекулы Н₂0)∙ N_A = 2,99 ∙ 10²³г∙ 6,02 ∙10²³ моль^-1 = 18 г/моль

Молярная масса - величина, равная отношению массы порции ве­ществах к количеству вещества этой порции.

Молярная масса связывает между собой две физические величины - массу и количество вещества. Следовательно, масса порции веще­ствах прямо пропорциональна количеству вещества этой системы.

т(Х) = М(Х)∙ v(X)

Молярная масса численно равна относительной молекулярной массе и измеряется в кг/моль или г/моль.

М(Х) = М_r(Х) (г/моль или кг/моль)

М_г(Н₂0) = 18, М(Н₂0) = 18 г/моль

или М(Н₂0)= 18 10"³ кг/моль

M_r(HN0₃) = 63, M(HN0₃) = 63 г/моль

или M(HN0₃) = 63 10"³ кг/моль

Молярная масса - одна из констант для данного вещества, она зави­сит только от состава вещества и не зависит от реакции, в которой данное вещество принимает участие.

Экспериментальное определение молярной массы газообразных веществ как известных, так и неизвестных основано на законе Аво-гадро.

В равных объемах различных газов при одинаковых усло­виях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул.

Вычисление молярной массы газообразных веществ можно провес­ти тремя методами, которые и используются при выполнении лабора­торных работ.