Как найти молекулярную массу образующегося газа

По этой ссылке вы найдёте полный курс лекций по математике:

Определение молекулярной массы по относительной плотности другого газа: Определение молекулярной массы газа по молярному объему: Определение молекулярной массы газа по уравнению Клапейрона-Менделеева: Пример 15 Вычислите относительную молекулярную массу оксида серы (IV) по значению его относительной плотности по водороду, равной 32. Решение: , что соответствует относительной молекулярной массе, равной 64. Ответ: M(S02) = 64 г/моль.

Пример 16 Определите относительную молекулярную массу газа, если при нормальных условиях 0,824 г его занимают объем 0,260 л. Дано:Найти: М( газа) Решение: При н. у. 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л. Вычислив массу 22,4 л данного газа, получают его молярную массу: газа занимают объем 0,260 л Следовательно, молярная масса газа равна 71,0 г/моль, а его относительная молекулярная масса— 71. Ответ: М(газа) = 71,0 г. Пример 17 Рассчитайте относительную молекулярную массу вещества, 500 мл паров которого при 87 °С и давлении 720 мм рт. ст. имеют массу 0,93 г. Найти: М(вещества)

Решение: По уравнению Клапейрона-Менделеева: Относительная молекулярная масса вещества равна 58. Ответ: М(вещества) — 58 г/моль. Вопросы и задачи для самостоятельного решения 1. Каково практическое значение закона сохранена массы вещества? 2L Сформулируйте закон объемных отношений. Укажите, какова его роль в развитии атомно-молекулярных представлений? 3. Каково значение закона Авогадро? Как можно воспользоваться этим законом для определения величин молярных масс веществ? 4. Какие газовые законы вам известны? Какие функциональные связи они вскрывают?

Возможно вам будут полезны данные страницы:

5. Укажите основные факторы, приводящие к отклонению свойств идеальных газов от предсказываемых уравнением состояния идеальных газов.

6. При разложении 12,25 г хлората калия образовалось 4,8 г кислорода. Какова масса образовавшегося при этом хлорида калия. Подтвердите расчетами выполнение закона сохранения массы веществ. Ответ: 7,45 г. 7. Какие количества кислорода и магния необходимо взять для получения 8 г оксида магния? Ответ: 8. Сколько г сульфида цинка должно получиться, если для реакции взято 8 г серы и 32,7 г цинка? 9. Определите молярную массу эквивалента металла, если его соединение с иодом содержит 94,8 % иода.

Молярная масса эквивалента иода равна 127. 10. 1 г металла соединяется с 1,78 г серы или с 8,89 г брома. Найдите молярные массы эквивалентов брома и металла, зная, что молярная масса эквивалента серы равна 16. Но Мышьяк образует два оксида, из которых один содержит 34,8%, а другой— 24,3% кислорода.

Определите молярную массу эквивалента мышьяка в том и другом оксиде. Как относятся эти величины друг к другу? 12. Олово образует два оксида, содержащих: первый 78,8 % олова, а второй — 88,12 % олова. Вычислите молярные массы эквивалентов олова, исходя из состава этих оксидов, и найдите соотношения между полученными величинами. 13. Оксид металла содержит 28,57 % кислорода, а соединение того же металла с фтором — 48,72 % фтора. Рассчитайте из этих данных молярную массу эквивалента фтора. Ответ: 18,9. 14. 1,6 г кальция и 2,615 г цинка вытесняют из кислоты одинаковые количества водорода.

Найдите молярную массу эквивалента

цинка, зная, что молярная масса эквивалента кальция равна 20. Ответ: 32,7. 15. Одно и то же количество металла соединяется с 0,2 г кислорода и с 3,173 г одного из галогенов. Определите молярную массу эквивалента галогена. Ответ: 126,9. 16. При нейтрализации некоторой кислоты едким натром на 1,125 г кислоты расходуется 1 г едкого натра, молярная масса эквивалента которого равна 40. Вычислите молярную массу эквивалента кислоты.

Ответ: 45. 17. Определите молярную массу эквивалента хлорного железа, зная, что 1,3 г его взаимодействует без остатка с 1 г едкого натра, молярная масса эквивалента которого равна 40. Ответ: 52. 18. Отразите уравнением процесс полного сгорания метана и рассчитайте отношения между объемами участвующих в реакции газов, учитывая, что они измерены при одинаковых условиях. Ответ: СН4 : 02 = 1 : 2. 19. Один грамм воздуха при нормальных условиях занимает объем 773 мл.

Какой объем займет то же количество воздуха при 0 °С и давлении, равном 700 мм рт. ст.? Ответ: 839 мл. 20. В сосуде емкостью 1 л находится 0,05 моль газа при 0 °С. Определите давление газа в сосуде. Ответ: 1,12 атм. 21. Найдите молекулярную массу вещества, зная, что 380 мл его паров при 97 °С и давлении 740 мм рт. ст. имеют массу 1,9 г. Ответ: 156. 22. Определите молекулярную массу вещества, зная, что масса 200 мл его паров при нормальных условиях равна 0,232 г. Ответ: 26. 23. Масса 1 л озона при нормальных условиях равна 2,146 г.

Подтвердите расчетом, что значение его молекулярной массы равно 48, и найдите плотность озона по воздуху. Ответ: 1,66. 24. Плотность этилена по кислороду 0,875. Рассчитайте молекулярную массу этилена. Ответ: 28. 25. Определите давление кислорода, если 0,1 кг его находится в сосуде объемом 0,02 м3 при 20 °С. Ответ: 380 640 Па. 26. Какой объем займет 1 кг воздуха при температуре 17 °С и давлении 1 атм? Ответ: 820 л. 27. Найдите массу 1 л бромистого водорода при нормальных условиях.

Какова плотность этого газа по воздуху? Ответ: 3,62 г; 2,79. 28. На сжигание 1 г металла требуется 462 мл (н. у.) кислорода. Рассчитайте молярную массу эквивалента этого металла. Ответ: 12,12. 29. 0,2 г металла вытеснили 197 мл водорода, который был собран и измерен при 20 °С и 780 мм рт. ст. Найдите молярную массу эквивалента этого металла. Ответ: 11,90. 30. При нагревании 4,3 г оксида металла было получено 580 мл кислорода, объем которого измерен при 10 °С и 850 мм рт. ст. Найдите молярную массу эквивалента металла, если известно, что 1 л кислорода при н. у. имеет массу 1,43 г. Ответ: 30,44. 31.

Найдите плотность по воздуху газовой смеси, состоящей из 60 % оксида серы (IV) и 40 % оксида углерода (IV). Ответ: 1,93. 32. Для полного восстановления 42 г оксида металла потребовалось 9,56 л водорода, взятого при 7 °С и 730 мм рт. ст. Рассчитайте молярную массу эквивалента металла. Ответ: 32. 33. Найдите объемный состав смеси кислорода с озоном, плотность которой по воздуху равна 1,21. Ответ: 02 : 03 = 4 :1. 34. Какой объем при н. у. займут 28,2 • 1021 молекул газа? Ответ: 1,05 л. 35.

Какой объем водорода полностью сгорит в 1 л воздуха? Ответ: 0,42 л. 36. При некоторой температуре плотность паров серы по воздуху равна 8,83. Из какого количества атомов состоит молекула серы при этой температуре? Ответ: из восьми. 37. Рассчитайте объем оксида углерода (IV), образовавшегося при взрыве 17 л метана с 36 л кислорода. Ответ: 17 л. 38. Газовая смесь объемом 10,6л (н. у.), применяемая для получения аммиака, имеет массу 6,57 г. Каков состав газовой смеси? Ответ: 4,85л N2; 5,75л Н2. 39. Смесь азота с водородом объемом 1 л при температуре 0 °С и давлении 2 атм имеет массу 1 г. Определите объемный состав смеси. Ответ: 35,36% N2.

Одним из важных
параметров газа является его молекулярная
масса,
которая определяется путем суммирования
масс атомов, входящих в молекулу.

Молекулярная масса
углеводородного газа, представляющего
собою смесь компонентов, при известном
объёмном составе, рассчитывается по
формуле:

(2.6)

где y_i
– объёмная
доля i–
го компонента в газовой смеси;

M_i
– молекулярная
масса i–
го компонента;

n
– число компонентов в смеси газов.

Под плотностью
углеводородного газа понимают его
массу, заключенную в 1 м³
при определенных условиях (нормальных
или стандартных), в системе СИ измеряется
в кг/м³.

_г
= m/V.

(2.7)

Под нормальными
условиями понимают условия, при которых
давление Р = 0,1 МПа, а температура Т = 273
К (0С);
под стандартными условиями – Р = 0,1 МПа,
Т = 293 К (20С).

Для всех газов
объем 1 киломоля постоянен и равен при
нормальных условиях – 22,41 м³,
при стандартных условиях – 24,05 м³.
Зная молекулярную массу газа, плотность
газа при нормальных условиях можно
вычислить по формуле:

(2.8)

при стандартных
условиях – по формуле:

(2.9)

На практике часто
пользуются относительной
плотностью газа,
равной отношению плотности газа к
плотности воздуха при определенных
условиях:

(2.10)

При расчетах
следует помнить, что плотность воздуха
при нормальных условиях
составляет
_в^н.у.
= 1,293
кг/м³,
при стандартных
_в^ст.у.
= 1,205
кг/м³.

Зная молекулярную
массу газа М_Г,
относительную плотность газа можно
также рассчитать по формуле:

(2.11)

где 28,98 –
молекулярная масса воздуха.

Задача 2.2. Даны
составы газов типичных газовых,
газоконденсатных и нефтяных месторождений.
Рассчитать молекулярную массу М_i
каждого компонента, входящего в состав
газа, молекулярную массу газа М_г,
плотность газа при нормальных (_г^н.у.)
и стандартных
условиях (_г^ст.у.),
а также относительную плотность по
воздуху

_г
(при нормальных
и стандартных условиях). Определить тип
газа (природный, попутный или газ
газоконденсатного месторождения).
Исходные данные для расчетов приведены
в таблицах 2.2 и 2.3.

Таблица 2.2 –
Компонентный состав газа

Вариант	Месторождение	Компонентный состав газа, % объёмные
СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12 и выше	СО2	N2	H2S
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Самотлорское	53,40	7,20	15,1	8,30	6,30	0,10	9,60	–
2	Уренгойское (сеноман)	98,84	0,10	0,03	0,02	0,01	0,30	1,70	–
3	Оренбургское	84,00	5,00	1,60	0,70	1,80	1,10	4,20	1,60
4	Шатлыкское	95,60	2,00	0,34	0,10	0,05	1,15	0,76	–
5	Астраханское	58,80	1,88	0,60	0,23	0,12	11,0	1,37	26,0
6	Ромашкинское	37,30	20,70	18,9	9,50	4,80	–	8,80	–
7	Туймазинское	39,47	16,83	6,58	2,80	1,10	–	31,62	1,60
8	Южно-Первомайское	55,18	13,67	8,09	1,02	20,20	0,30	1,54	–
9	Бавлинское	35,00	20,70	19,9	9,80	5,80	0,40	8,40	–
10	ПО Пермьнефть	38,70	22,60	10,7	2,70	0,70	0,50	23,8	0,30
11	Коробковское	81,50	8,00	4,00	2,30	0,50	0,50	3,20	–
12	ПО Самаранефть	58,00	17,20	7,40	2,10	0,50	0,80	13,50	0,50
13	Ямбургское	89,67	4,39	1,64	0,74	2,36	0,94	0,26	–
14	ПО Грознефть	76,70	13,20	5,40	2,50	2,20	–	–	–
15	Медвежье	98,78	0,10	0,02	–	–	0,10	1,00	–
16	Вуктыльское	74,80	8,70	3,90	1,80	6,4	0,10	4,30	–
17	Тенгизское	42,23	8,47	5,21	3,34	21,18	2,60	0,77	16,2
18	Карачаганакское	72,99	6,22	2,59	1,50	7,55	5,35	0,57	3,23
19	Калужское	88,18	2,94	2,31	2,48	3,59	0,50	–	–
20	Узеньское	50,10	20,10	16,8	7,70	3,00	–	2,30	–
21	Талинское	44,88	7,38	3,85	1,39	42,50	–	–	–
22	Марковское	45,46	11,23	5,55	4,13	33,12	–	0,51	–
23	Уренгойское (валанжин)	82,27	6,56	3,24	1,49	5,62	0,50	0,32	–
24	Северо-Соленинское	89,52	4,15	1,82	0,48	2,58	0,49	0,96	–
25	Совхозное ПХГ	84,85	5,77	2,33	0,75	0,35	0,95	5,00	–
26	Дмитриевское	35,88	2,82	1,69	2,17	56,12	0,33	0,99	–
27	Северо-Ставропольское	92,80	2,80	0,90	0,40	0,10	0,50	2,50	–
28	Александровское	85,10	1,93	6,74	3,38	0,28	2,57	–	–
29	Радаевское	32,70	13,40	15,2	4,90	2,60	27,8	3,20	–
30	Ново-Дмитриевское	64,76	9,68	10,8	7,02	6,01	0,81	0,91	–

Таблица 2.3 – Атомные
массы компонентов

Компонент	Водород	Углерод	Кислород	Сера	Азот
Атомная масса	1,008	12,011	15,999	32,064	14,007

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Что такое определение молекулярного веса газообразных веществ

На законе Авогадро основан важнейший метод определения мо­лекулярных весов газообразных веществ. Но прежде чем говорит­ об этом методе, следует напомнить, в каких единицах выра­жаются молекулярные и атомные веса.

При вычислениях атомных весов первоначально принимали за единицу вес атома водорода, как самого легкого элемента, и по отношению к нему вычисляли атомные веса других элементов. Но так как для большинства элементов атомные веса опреде­ляются из их кислородных соединений, то фактически вычисле­ния производились по отношению к атомному весу кислорода, который считался равным 16.

Отношение между атомными ве­сами кислорода и водорода принималось равным 16:1. В послед­ствии более точные исследования показали, что это отношение равно 15,88 : 1, или 16 : 1,008. Следовательно, если считать атом­ный вес водорода равным 1, атомный вес кислорода будет 15,88. Из практических соображений было решено оставить для кисло­рода атомный вес 16, приняв для водорода атомный вес 1,008.

Таким образом, в настоящее время единицей веса атомов яв­ляется 1/16часть веса атома кислорода. Эта единица получила название«кислородной един ицы». Вес атома водорода равен 1,008 кислородной единицы, вес атома серы — 32,06 кисло­родной единицы и т, д.

Атомным весом элемента называется вес его атома, выра­женный в кислородных единицах.

Так как вес молекулы любого вещества равен сумме весов образующих ее атомов, то понятно, что молекулярные веса должны выражаться в тех же единицах, что и атомные веса. Например, вес молекулы водорода, состоящей из двух атомов, равен 2,016 кислородной единицы; вес молекулы кислорода, также состоящей из двух атомов, равен 32 кислородным еди­ницам; вес молекулы воды, содержащей два атома водорода и один атом кислорода, равен 16 + 2,016=18,016 кислородной единицы и т. д.

Молекулярным весом простого или сложного вещества назы­вается вес его молекулы, выраженный в кислородных единицах.

Посмотрим теперь, как определяются молекулярные веса газообразных веществ.
По закону Авогадро, равные объемы газов, взятых при одина­ковом давлении и одинаковой температуре, содержат равное число молекул. Отсюда следует, что веса равных объемов двух газов должны относиться друг к другу, как их молекулярные веса.

Возьмем например, по одному литру двух различных газов. Пусть в каждом из них содержится по N молекул. Обозначим вес литра первого газа через g, а второго через g1. Молекулярные веса газов обозначим соответственно через М и M1. Так как вес литра газа равен сумме весов находящихся в нем молекул, то

g = N • M и g1 = N • M1

Разделив первое равенство на второе, получим: (1)

Отношение веса данного газа к весу того же объема дру­гого газа, взятого при той же температуре и том же давлении, называется плотностью первого газа по второму. Например, 1 л углекислого газа весит 1,98 г, а 1 л водорода при тех же условиях 0,09 г, откуда плотность углекислого газа по водороду будет 1,98:0,09 = 22.

Обозначив плотность газа буквой D, перепишем уравнение (1):
откуда

M = D•M1 (2)

Молекулярный вес газа равен его плотности по отношению к другому газу, умноженной на молекулярный вес второго газа.

Очень часто плотности различных газов определяют по отно­шению к водороду как самому легкому из всех тазов. Так как молекулярный вес самого водорода равен 2,016, то в этом слу­чае формула для расчета молекулярных весов принимает вид:

М = 2,016 • D

или, если округлить молекулярный вес водорода до 2:

М = 2 • D

Вычисляя, например, по этой формуле молекулярный вес угле­кислого газа, плотность которого по водороду, как указано выше, равняется 22, находим:

М = 2 • 22 = 44

Нередко также вычисляют молекулярный вес газа, исходя из его плотности по воздуху. Хотя воздух представляет собой смесь нескольких газов, все же мы можем говорить о среднем мо­лекулярном весе воздуха, определяемом из плотности воздуха по водороду. Найденный таким путем молекулярный вес воздуха равен 29.

Обозначив плотность исследуемого газа по воздуху через D1 получим следующую формулу для вычисления молекулярных весов:

М = 29 • D1

Число 29 полезно запомнить, так как его часто применяют при расчетах.
Практически определение молекулярного веса сводится к из­мерению веса и объема некоторого количества исследуемого газа и последующему вычислению его плотности, после чего молеку­лярный вес находят прямо по формуле.

Плотность газа может быть вычислена по отношению к любому другому газу, молекулярный вес которого и вес единицы объема известны. Но так как в справочниках указываются веса газов при нормальных усло­виях, а на опыте обычно приходится измерять вес и объем иссле­дуемого газа при других условиях, то для вычисления плотности газа нужно предварительно привести измеренный объем газа к нормальным условиям (0° и 760 мм давления).

Приведение к нормальным условиям производится на основа­нии уравнения, объединяющего газовые законы Бойля-Мариотта и Геи-Люссака:

где р и υ — соответственно давление и объем газа в условиях опыта; Р0-нормальное давление; υ0— объем газа при нормаль­ных условиях; Т — абсолютная температура газа.
Определяя из этого уравнения υ0, получаем формулу для вычисления объема газа при 0° и 760 мм давления:

Пример расчета молекулярного веса

Из опыта найдено, что 380 мл газа при температуре 27° и давлении 800 мм рт. ст. весят 0,455 г. Определить молекулярный вес газа, если известно, что 1 л воздуха при нормальных условиях весит 1,293 г.
Приводим найденный объем газа к нормальным условиям. Получаем:
Определяем теперь вес 1 л этого газа (g) при нормальных условиях:
Так как 1 л воздуха весит 1,293 г, то плотность нашего газа по воздуху
а молекулярный вес

М = 29 • 0,97 ≈ 28

Заметим, что для определения молекулярного веса газа ука­занным способом совершенно не требуется знать химический со­став газа, надо знать только его плотность.

16 17 18

Статья на тему Определение молекулярного веса

Как определить молярную массу газа

Что такое молярная масса? Это масса одного моля вещества, то есть такого его количества, в котором содержится столько же атомов, сколько в 12 граммах углерода. Молярную массу сложного вещества вычисляют, складывая молярные массы входящих в него элементов. Например, NaCl – хорошо знакомая всем нам поваренная соль. Какова ее молярная масса? Заглянув в Таблицу Менделеева, получите ответ: 23 + 35,5 = 58,5. Часто ставится задача определить молярную массу газа. Как это можно сделать?

Инструкция

Зная формулу газа, его молярную массу можно вычислить путем элементарного подсчета. Возьмите углекислый газ. Его формула – СО2. Значит его молярная масса такова: 12 + 32 (молярная масса кислорода с учетом индекса «2») = 44.

Ну а если вам надо вычислить молярную массу неизвестного нам газа, находящегося в каком-то замкнутом объеме, например, герметично закрытом баллоне? Тут нам на помощь придет универсальное уравнение Менделеева–Клапейрона, описывающее состояние «идеального газа». Разумеется, ни один газ не удовлетворяет условиям «идеального», но при давлении и температуре, несущественно отличающихся от нормальных, это уравнение очень удобно для расчетов. А полученная при вычислениях погрешность весьма незначительна и ею смело можно пренебречь.

Универсальное уравнение имеет такой вид: PV = MRT/m, гдеР – давление газа в Паскалях;
V – его объем в кубических метрах;
M – фактическая масса газа;
m – его молярная масса;
R – универсальная газовая постоянная;
Т – температура газа в градусах Кельвина.

Вы увидите, что молярная масса вычисляется по формуле MRT/PV. Например, надо найти молярную массу газа, если известно, что 3 килограмма этого газа находятся в герметичной емкости объемом 1,7 кубических метра при давлении 100000 Па и температуре 27 градусов по Цельсию.

Подставьте известные значения в эту формулу, разумеется, не забыв сначала преобразовать в одну систему величин. Иначе выйдет полная несуразица. 3,0*8,31*300/170000=0,04399 кг/моль.

Ну а поскольку молярная масса вещества измеряется в граммах на моль, умножьте полученный результат на 1000 и получите ответ: молярная масса газа, находящегося при таких условиях, равна 43,99 грамма/моль или с учетом округления – 44 грамма/моль. То есть это тот же самый углекислый газ.

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

Способы определения молярной массы газов

Существует ряд методов определения молекулярной массы газов при определенных внешних параметрах: давлении (Р), объеме (V) и температуре (Т).

1. По закону Авогадро и следствиям из него

Закон Авогадро: в равных объемах различных газов при одинаковых температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.

Следствие 1: один моль любого вещества содержит количество структурных единиц данного вещества, равное постоянной Авогадро (N_a = 6,02∙10 23 моль -1 ).

Следствие 2: при нормальных условиях (н.у.) (Р = 10 5 Па, Т = 273 К) один моль любого газа занимает объем 22,4 л. Эта величина получила название молярный объем (V_M).

Зная массу m (г) какого-либо объема газа при н.у. и его объем V₀ (л), можно рассчитать его молекулярную массу.

.

(2.3.1)

Следствие 3: массы равных объемов двух газов, взятых при одинаковых давлении и температуре, относятся друг к другу, как их молярные массы:

.

(2.3.2)

Отношение массы определенного объема первого газа к массе такого же объема второго газа (взятого при тех же условиях) называется относительной плотностью первого газа по второму (D). Тогда:

.

(2.3.3)

Обычно плотность газа определяют по отношению к водороду (D_H2) или воздуху ( _.). Тогда:

С учётом вышеуказанных условий для расчёта количества вещества используют следующие соотношения:

n ,

(2.3.6)

где N – количество структурных единиц в системе;

n ,

(2.3.7)

2. По уравнению Клапейрона – Менделеева

Если условия, в которых находится газ, отличны от нормальных, то параметры газа определяют по уравнению Клапейрона – Менделеева:

Единицы измерения величин в данном уравнении зависят от того, в каких единицах выражена масса (табл.1.2.1).

Источник

Определение молекулярной массы газообразных веществ

Цель работы: экспериментально определить молекулярную массу оксида углерода (IV).

Определение молярной массы газа может быть выполнено несколькими способами.

Чаще всего его определяют исходя из абсолютной и относительной плотности газов.

Абсолютной плотностью газа называется масса единицы объёма газа при нормальных условиях; за единицу объёма газа обычно принимают 1 л. Зная массу 1 л газа при нормальных условиях и его молярный объём (22,4 л), определяют молярную массу газа М.

М = 22,4 ∙

Для приведения объёма, газа к нормальным условиям используют уравнение газового состояния

или ,

где V – объёма газа, измеренный при реальных условиях, т.е. при атмосферном давлении P и температуре Т_.

Относительной плотностью D первого газа по второму называют отношение плотностей этих газов

D = / ,

где — плотность первого газа,

— плотность второго газа,

Это отношение можно заменить отношение масс газов, содержащихся в одинаковых объёмах при одинаковой температуре

D = / = m₁ / m₂ ,

где m₁ — масса первого газа,

По закону Авогадро в одинаковых объёмах любых газов при одних и тех же условиях содержится равное число молекул. Следовательно, их массы относятся друг к другу как их молярные массы

Так как m₁ / m₂ – плотность первого газа по второму, то

Молярную массу газа можно вычислить также, пользуясь уравнением Менделеева – Клайперона

или ,

где P – давление, Па;

М – молярная масса, кг/моль;

R — молярная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль∙К);

Т – абсолютная температура, К.

Экспериментальная часть

Определение молекулярной массы оксида углерода (IV).

Определение молекулярной массы оксида углерода (IV) проводится в приборе, изображённом на рис.1. Оксид углерода (IV) получается в аппарате Киппа действием 10%-ой соляной кислоты на мрамор:

Оксид углерода (IV) подвергают очистке, пропуская последовательно через растворы NaHCO₃ и H₂SO₄.

Рисунок 1. Аппарат Кипа

Взвесить колбу с пробкой на технохимических весах с точностью до 0,01г. Данные записать. Наполнить колбу оксидом углерода (IV), опустив газоотводную трубку до дна колбы. Закрыть колбу пробкой (пробка должна входить на ту же глубину, что при взвешивании колбы) и вновь взвесить. Чтобы быть уверенным в том, что воздух из колбы полностью вытеснен, и она целиком наполнена оксидом углерода (IV), надо, взвесив колбу, ещё раз на несколько минут опустить в неё газоотводную трубку, опустить и вновь взвесить колбу, повторяя эту операцию до получения постоянной массы колбы. Массу колбы с оксидом углерода (IV) записать. Определить объём колбы, наполнив её водой до пробки, затем измерить объём воды мерным цилиндром и записать результаты. Отметить и записать показания термометра и барометра во время опыта.

Форма записи наблюдений и обработка результатов.

1.	Масса колбы (с пробкой) с воздухом – m1, г
2.	Масса колбы (с пробкой) с оксидом углерода (IV) – m2, г
3.	Объём колбы – V, мл
4.	Температура – t, 0 С
5.	Давление – Р1, мм рт.ст.

По полученным данным вычислить молекулярную массу оксида углерода (IV) с помощью уравнения Менделеева – Клапейрона, исходя из относительной плотности оксида углерода (IV) по водороду, если известно, что масса 1л Н₂ при н.у. 0,09г.

В конце опыта вычислить относительную ошибку в процентах:

Вопросы и задачи.

1. Как следует формулировать закон Авогадро? Что показывает число Авогадро?

2. Что называется относительной плотностью газа?

3. Как можно вычислить молекулярную массу вещества, зная плотность его паров по воздуху?

4. Какова плотность по воздуху азота N₂, хлора Сl₂ и оксида углерода (II) СО?

5. Что тяжелее: сухой углекислый газ или равный объём того же газа, содержащего водяные пары?

6. Масса 1 л газа при нормальных условиях 1,43 г. Чему равна молекулярная масса газа?

7. Вычислить молекулярную массу газа, если относительную плотность его по воздуху равна 0,966.

8. Плотность газа по воздуху 1,17. Определить молекулярную массу газа.

9. Вычислить относительную плотность по воздуху газов: NH₃, CH₄, N₂.

10. Вычислить относительную плотность по воздуху газов: N₂O, NO, F₂.

11. Вычислить какой объём (н.у.) займут 3,5 г азота; 640 г кислорода; 110 г углекислого газа; 70 г оксида углерода?

12. Какие объёмы занимают при н.у. следующие количества газов: 1 г водорода; 1 г кислорода и 1 г углекислого газа?

13. Сколько молекул содержится в 1 мл водорода при н.у.?

14. Плотность газа по водороду 17. Какова масса 1 л этого газа при н.у.? Какова его плотность по воздуху?

15. Плотность газа по воздуху 1,52. Какой объём займут при н.у. 5,5 г этого газа?

16. Какой объём займут 2∙10 23 молекул хлора при 27 0 С и 600 мм рт. ст.

17. Масса 87 мл пара при 62 0 С и 758 мм рт. ст. равна 0,24 г. Вычислить молекулярную массу вещества.

18. Вычислить массу 1 м 3 воздуха при 17 0 С и 624 мм рт. ст.

19. Вычислить объём, который займёт при 17 0 С и 1 атм. 1кг воздуха.

20. Из опыта найдено, что газ, собранный над водой, при 25 0 С имеет объём 600 мл при атмосферном давлении 97,325 кПа. Вычислить, чему равен объём сухого газа при нормальных условиях.

21. В стальном баллоне ёмкостью 20 л находится кислород под давлением в 12 кПа при температуре 17 0 С. Вычислите массу кислорода в баллоне.

22. Вычислите молекулярную массу газа тремя различным способами, если известно, что массы 1 л воздуха и водорода при н.у., соответственно равны 1,29 и 0,09 г, а масса 1 л газообразного вещества при тех же условиях равна: а) 3,57 г; б) 0,76 г; в) 3,17 г; г)2,058 г; д) 4,82 г; е) 1,965 г; ж) 1,25 г; з) 2,86 г.

Источник

Способы определения молекулярных масс газов

По закону Авогадро равные объемы газов, взятые при одинаковой температуре и одинаковом давлении, содержат равное число молекул. Отсюда следует, что массы двух газов, взятых в одинаковых объемах, должны относиться друг к другу, как их молекулярные массы или как численно равные их молярные массы:

Здесь и массы, а и — молярные массы первого и второго газов.

Отношение массы данного газа к массе другого газа, взятого в том же объеме, при той же температуре и том же давлении, называется относительной плотностью первого газа по второму.

Например, при нормальных условиях масса диоксида углерода в объеме 1 л равна 1,98 грамм, а масса водорода в том же объеме и при тех же условиях — 0,09 грамм, откуда плотность диоксида углерода по водороду составит:

Обозначим относительную плотность газа буквой D. Тогда

Молярная масса газа равна его плотности по отношению к другому газу, умноженной на молярную массу второго газа.

Часто плотности различных газов определяют по отношению к водороду, как самому легкому из всех газов. Поскольку молярная масса водорода равна 2,0158 г/моль, то в этом случае уравнение для расчета молярных масс принимает вид

или, если округлить молярную массу водорода до 2:

Вычисляя, например, по этому уравнению молярную массу диоксида углерода, плотность которого по водороду, как указано выше, равна 22, находим:

Нередко также молярную массу газа вычисляют, исходя из его плотности по воздуху. Хотя воздух представляет собой смесь нескольких газов, все же можно говорить о средней молярной массе воздуха, определенной из плотности воздуха по водороду. Найденная таким путем молярная масса воздуха равна 29 г/моль.

Обозначив плотность исследуемого газа по воздуху через , получим следующее уравнение для вычисления молярных масс:

Молярную массу вещества (а следовательно, и его относительную молекулярную массу) можно определить и другим способом, используя понятие о молярном объеме вещества в газообразном состоянии. Для этого находят объем, занимаемый при нормальных условиях определенной массой данного вещества в газообразном состоянии, а затем вычисляют массу этого вещества при тех же условиях. Полученная величина и выражает молярную массу вещества (в г/моль).

Пример. 0,7924 грамм хлора при и давлении занимают объем, равный 250 мл. Вычислить относительную молекулярную массу хлора.

Находим массу хлора, содержащегося в объеме :

Следовательно, молярная масса хлора равна 71 г/моль, а относительная молекулярная масса хлора равна 71.

Измерения объемов газов обычно проводят при условиях, отличных от нормальных. Для приведения объема газа к нормальным условиям можно пользоваться уравнением, объединяющим газовые законы Бойля — Мариотта и Гей-Люссака

Здесь V объем газа при давлении Р и температуре Т; — объем газа при нормальном давлении или и температуре .

Молярные массы газов можно вычислить также, пользуясь уравнением состояния идеального газа — уравнением Клапейрона — Менделеева

где Р — давление газа, ; V — его объем, ; m — масса вещества, г; М — его молярная масса, г/моль; Т —абсолютная температура, К; R — универсальная газовая постоянная, равная .

Если объем газа выражен в литрах, то уравнение Клапейрона — Менделеева приобретает вид

Описанными способами можно определять молекулярные массы не только газов, но и всех веществ, переходящих при нагревании (без разложения) в газообразное состояние. Для этого навеску исследуемого вещества превращают в пар и измеряют его объем, температуру и давление. Последующие вычисления производят так же, как и при определении молекулярных масс газов.

Молекулярные массы, определенные этими способами, не вполне точны, потому что рассмотренные газовые законы и уравнение Клапейрона — Менделеева строго справедливы лишь при очень малых давлениях (см. § 11). Более точно молекулярные массы вычисляют на основании данных анализа вещества (см. § 14).

Источник