32 Г o2 занимают объем 22,4 л

m г O₂ - 0,0643 л

m = 320,0643/22,4 = 9,210^-2 г.

Наряду с молярным объемом, в химической практике для характеристики хи­ми­чес­ких сое­ди­нений в газовой фазе используют величину относительной плотности газа (D). Как следует из закона Авогадро, в равных объемах газов при одинаковых ус­ло­ви­ях содержится одинаковое число молекул, а следова­тель­но и молей газов. В ре­зуль­та­те этого отношение масс равных объемов двух га­зов равно отношению их молярных масс:

m₁ / m₂ = M₁ / M₂

где m₁ и m₂ – массы двух газов одинакового объема, а М₁ и М₂ – их молярные массы. От­но­ше­ние m₁/m₂ = D и называется относительной плотностью пер­во­го газа по вто­ро­му, используемому в качестве стандарта и указываемому в нижнем индексе ве­ли­чи­ны D_s. Та­ки­ми стандартами обычно являются доступ­ные в хи­ми­ческой практике ин­ди­видуальные газы с известными молярными мас­сами – H₂ (M = 2,016 г/моль), N₂ (M = 28,0134 г/моль), или воздух, яв­ля­ю­щий­ся смесью газов со средней молекулярной мас­сой М_В = 28,8 г/моль¹⁰. Ис­поль­зуя величину относительной плотности газооб­раз­но­го химического соеди­не­ния по отношению к стандарту, можно получить значение мо­лярной массы со­единения:

М = D_sM_s

Пример 9. Относительная плотность галогеноводорода по воздуху состав­ля­ет 2,81. Ка­кой это галогеноводород? Какова его плотность по водороду?

Решение. Молярная масса галогеноводорода HHal (Hal – галоген):

M(HHal) = D_BM_B = 2,8128,8 = 80,9 г/моль

Молярная масса галогена: M(Hal) = M(HHal) – M (H) = 80,9 – 1 = 79,9 г/моль, сле­до­ва­тель­но галоген – бром, а газ – бромоводород.

Относительная плотность HBr по водороду:

D_H2 = M(HBr)/M(H₂) = 80,9/2 = 40,45

Важнейшей количественной характеристикой химического соединения, оп­ре­де­ля­ю­щей его состав, является простейшая химическая формула соединения, которая показывает минимальное соотношение между атомами в химическом соединении и ко­торую обыч­но устанав­ли­­вают по результатам «элементного анализа» сое­ди­нения - массового про­­цент­ного содержания (массовой доли) - ω химических эле­мен­тов (или группы ато­мов) в соединении.

Пример 10. Рассчитать результаты элементного анализа сульфида натрия.

Решение. Один моль сульфида натрия с массой m(Na₂S) = M(Na₂S) = 78 г со­дер­жит один моль атомов серы с массой m(S) = M(S) = 32 г и два моля атомов натрия с мас­сой m(Na) = 2M(Na) = 46 г. Следовательно, процентное массовое со­держание натрия (Na%) и серы (S%) сос­тавляет:

ω Na% = (m(Na)/m(Na₂S))100 = 58,87%, ω S% = (m(S)/m(Na₂S))100 = 41,03%.

Пример 11. Определить массовую долю кристаллизационной воды в крис­тал­­логид­ра­те Na₂CO₃10H₂O.

Решение. Один моль кристаллогидрата с массой m = M(Na₂CO₃10H₂O) = 286 г со­дер­жит 10 молей кристаллизационной воды с массой m(H₂O) = 10M(H₂O) = 180 г. Сле­до­вательно, массовая доля кристаллизационной воды в кристалло­гид­ра­те составляет:

ω (H₂O) = (m(H₂O)/m) 100= (180/286)100 = 62,9 %.

Упражнения:

77. Определить массу одной молекулы: а) оксида серы (IV), б) сероводорода. Какой объем при н.у. занимают 9,03∙10²³ молекул азота N₂? Какова их масса?

78. Одинаковое ли число молекул содержится: а) в 1 л H₂ и 1 л Cl₂, б) в 3 г N₂ и 3 г NH₃, в) в 5 молях О₂ и в 5 молях О₃?

79. При одинаковых условиях взяты 7,5 л хлора и 2,5 л водорода. Каково численное соотношение молекул в данных объемах газов?

80. В каком объеме хлора (0 ºС, 101,3 кПа) содержится 10²⁰ молекул? Че­му равна мас­са этого объема хлора?

81. Сопоставьте число молекул, содержащихся в 1 г H₂SO₄ и 1 г HNO₃?

82. Выразите в граммах массу электрона, составляющую 5,510^-4 а.е.м.

83. Сколько молей водорода находится в баллоне объемом 25 л при 15 ºС и дав­ле­нии 810, 4 кПа?

84. Масса 500 мл неизвестного газа при 87º С и давлении 96 кПа равна 0,93 г. Вычислить молярную массу газа.

85. Вычислить массу 1 мл водорода при 20º С и давлении 700 мм рт.ст.

86. В двух закрытых баллонах при 27 ºС находятся одинаковые массовые коли­чес­тва – в одном кислорода, а в другом азота. В каком баллоне давление боль­ше и во сколь­ко раз? До какой температуры следует нагреть содержи­мое одного из баллонов, что­бы уравнять давления газов?

87. Рассчи­тайте массу CO₂, находящегося в закрытом баллоне при 37 ºС и дав­ле­нии 202,6 кПа, если 160 г кислорода при 12 ⁰С, находящиеся в этом же баллоне соз­да­ют давление 121,6 кПа.

88. Вычислите массу 76 мл азота, собранного над водой при 29 ⁰С и 104 кПа, если давление пара воды при той же температуре составляет 4 кПа.

89. Одинаковые объемы водорода собрали при 20 ⁰С и общем давлении 101,3 кПа в од­ном случае над водой (давление паров воды при 20 ⁰С составляет 2,3 кПа), а в другом – над ртутью. Каково соотношение между массовыми ко­ли­чествами водорода в этих двух случаях?

90. Плотность паров брома по воздуху 5,37. Каков состав молекулы брома?

91. Определить молекулярную формулу аллотропной модификации кислорода, если плотность этого простого вещества по оксиду углерода(II) равна 1,714.

92. Масса 2л некоторого газа при н.у. составляет 3,04 г, а масса 3 л азота равна 3,75 г. Вычислить молекулярную массу газа, исходя: а) из его плотности по азоту, б) из его молярного объема.

93. При прокаливании 2,42 г кристаллогидрата нитрата меди масса вещества умень­шилась на 1,62 г. Установить формулу кристаллогидрата.

94. Молекулярная масса сульфида некоторого р-элемента IV группы относится к мо­ле­кулярной массе бромида того же элемента как 23 : 87. Определить молекуляр­ную массу и название элемента, если элемент образует сульфид и оксид в одной и той же характерной степени окисления.