Условие:
Рассчитайте среднюю молярную массу воздуха, имеющего следующий состав (в % по объему): 21% О2, 78% N2,, 0,5% Аг и 0,5% СО2,
Решение. Поскольку объемы газов пропорциональны их количествам (закон Авогадро), то среднюю молярную массу смеси можно выражать как через объемы, так и через количества веществ:
Мср = (М1·V1 + М2·V2 + M3·V3 + )/(V1 + V2 + V3+…) (1)
Мср =(М1·ν1 + М2·ν2 + M3·ν3 + )/(ν1 + ν2 + ν3+…) (2)
Возьмем 1 моль воздуха, тогда v(O2) = 0,21 моль, v(N2) = 0,78 моль, v(Ar) = 0,005 моль и v(CO2) = 0,005 моль. Подставляя эти значения в формулу (2), получаем
Мср (возд) = (0,21·32 + 0,78 ·28 + 0,005 ·40 + 0,005 ·44)/(0,21 + 0,78 + 0,005 + 0,005) = 29 г/моль.
Именно поэтому в многочисленных расчетных задачах, связанных с относительной плотностью газов по воздуху Dвозд, всегда подразумевается средняя молярная масса воздуха, равная 29 г/моль.
Ответ. Мср(возд) = 29 г/моль.
поделиться знаниями или
запомнить страничку
- Все категории
-
экономические
43,651 -
гуманитарные
33,653 -
юридические
17,917 -
школьный раздел
611,896 -
разное
16,900
Популярное на сайте:
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
Что такое молярная масса?
Молярная масса вещества — это отношение его массы к количеству молей. Для воздуха тоже действует это отношение. Поэтому при проведении вычислений в результате получается масса одного моля. Но не все вещества можно рассчитать подобным образом. Для того, чтобы узнать, чему равна молярная масса воздуха в физике используют специальные формулы. Выражается результат в граммах на моль.
Воздух является смесью различных газов. Из этого следует, что молярная масса воздуха включает в себя молярные массы газов, входящих в его состав. Именно поэтому результаты таких вычислений будут различаться в зависимости от состава воздуха и количества различных газов и примесей в его составе. Существует и усредненный показатель, и средняя молярная масса воздуха равняется 29 г/моль.
Если же при расчетах было выявлено сильное отклонение от нормального показателя без объективных причин, то следует задуматься. Нарушение баланса газов – это очень серьезная проблема, которая очень часто встречается в больших городах. Именно там ежедневно в воздух выбрасывается огромное количество разнообразных веществ, которые меняют состав воздуха. Вредные примеси и их скопления очень плохо влияют на состояние организма человека. Также и увеличение или уменьшение содержания азота, кислорода, углекислого газа и других веществ влечет за собой тоже большие проблемы. Недостаток кислорода губителен для живых организмов и для человека может быть даже смертельно опасным.
Тщательное исследование воздуха может выявить отклонения от нормы и предотвратить их негативное влияние на организм человека. В нашей независимой лаборатории можно заказать комплексное обследование, которое представляет собой проведение исследований на различные показатели и выявление нарушений.
Как же определяется молярная масса воздуха?
Все вещества различаются по массе, и этот показатель является очень индивидуальным. Для сложных веществ учитывается число атомов, находящемся в нем. Так чему равна молярная масса воздуха? Это сумма всех массовых долей элементов, которые входят в данное вещество. В данном случае это молярные массы азота, кислорода, аргона, углекислого газа, водорода и других веществ. Из них азот составляет 78% от общего объема, кислород 21%, а остальные же вещества содержатся в гораздо меньшем количестве.
Существует несколько методов проведения измерения:
- Откачка воздуха из колбы позволяет при помощи уравнения состояния газа позволяет также вычислить этот показатель.
- При помощи классического химического уравнения, в котором находятся все молярные массы газов, входящих в состав воздуха.
- Также существуют уже готовые таблицы, со средними значениями.
Если производить расчеты, следуя определению, что объемы газов являются пропорциональными их количествам, то мы можем выражать среднюю массу как через объем, так и через количество. Поэтому молярная масса воздуха в химии рассчитывается по формуле, включающей в себя отношение массы вещества к его количеству. В сложных веществах надо найти отдельно массы каждого вещества, которое входит в состав.
Но этот способ расчетов по большей части затрагивает ситуации, когда воздух находится в своем обычном состоянии. Также можно вычислить и массу в других ситуациях.
Формула, по которой рассчитывается молярная масса влажного воздуха является формулой для смеси газов. При расчетах учитываются доли сухого воздуха и водяного пара, а также соответствующее для них давление и молярные массы. Получается формула выглядит как сумма объема с молярной массой водяного пара и объема с молярной массой сухого воздуха.
Известно, что молярная масса воздуха при нормальных условиях — 29 г/моль. Именно такой показатель принят за средний. Но он может колебаться в зависимости от состава воздуха. Поэтому сильные изменения свидетельствуют о нарушениях баланса газов в воздухе. Так если в воздухе будет содержаться 92% азота, то это будет смертельно опасно для человека. Именно поэтому состав воздуха так важен и необходимо его постоянно контролировать. Сейчас, в результате деятельности человека, наблюдается неблагоприятная экологическая картина и во многом она связана с загрязнением воздуха. Именно выбросы в воздух различных веществ нарушают его естественный состав, что приводит к ухудшению условий жизни. Многие экологические проблемы тоже являются уже следствием загрязнения воздуха. Смог, кислотные дожди и изменение состава всей атмосферы.
Закажите бесплатно консультацию эколога
Сколько азота в воздухе?
Если говорить о воздухе, то нельзя не затронуть тему содержания в нем азота. Он представляет собой бесцветный газ, у которого нет запаха и вкуса. Если разбирать химическую формулу, то молекула азота представляет собой два атома азота, которые скрещены между собой. Именно он составляет большую часть и составляет около 78% от всего объема воздуха. И молярная масса сжатого воздуха, высчитываемая по формуле, будет содержать в себе и молярную массу азота. Азот содержится практически везде и человек уже давно начал его использовать в своих нуждах. Даже в белке, который является основным строительным материалом всех живых организмов, тоже есть азот. Так аммиак, который применяется в сельском хозяйстве, получается при извлечении азота. И сам человек примерно на 2% состоит из азота.
Но азот может быть и опасным, если превышать его концентрацию. Безопасный азот обычно смешан с водородом в необходимых пропорциях. Азот необходим для разбавления кислорода, ведь чистый кислород тоже может быть губительным для живых организмов. Но если азот будет повышен, то это приведет к гипоксии, то есть понижению уровня кислорода в организме и внутренних органах. Вдыхаемый человеком азот не усваивается в организме, а выдыхается, так как служит только для защиты легких от кислорода.
Человек ежедневно сталкивается с тем, что было создано не без помощи азота. Азот нашел свое применение в различных областях и сейчас мы можем видеть его как в упаковках на прилавках магазинов, так и в медицине. К примеру, жидкую форму азота уже давно используют для транспортировки донорских органов.
Растения тоже не могут обойтись без азота и получают его из почвы в виде нитратов. В почве находится большое количество азота. Так потом он попадает в организмы животных, которые едят растения. Главным поставщиком азота являются бактерии, благодаря которым образовывается более ста тонн этого вещества.
Теплопроводность углекислого газа
Углекислым газом называют химическое соединение углерода и кислорода. В отличие от чистого углерода или кислорода, содержание углекислого газа в воздухе намного меньше. В нормальных условиях содержание будет равно 0,003% от общего объема воздуха. В молекулы газа входит один атом углерода и два атома кислорода. Для человека повышенный уровень углекислого газа может быть смертельно опасен, ведь он мешает поступлению кислорода в организм.
Углекислый газ также участвует в круговороте веществ и без него невозможны многие процессы. Так живые существа выделяют его в процессе дыхания, а растения, наоборот, при фотосинтезе поглощают этот газ. Он выделяется при горении углеродсодержащих предметов. Поэтому при пожарах нарушается естественный состав воздуха и увеличивается содержание в нем углекислого газа.
Теплопроводность представляет собой процесс равномерного перераспределения энергии. Эта способность является индивидуальной для каждых веществ, их состояний, а также зависит и от внешних факторов. Процесс непосредственно зависит от температуры и давления. Поэтому были разработаны таблицы, в которых показана зависимость этих показателей друг от друга.
В специальных таблицах уже рассчитаны показатели теплопроводности углекислого газа в различных его состояниях и условиях.
На основе этих таблиц можно сделать вывод, что теплопроводность углекислого газа уменьшается при повышении температуры и наоборот увеличивается если повысить давление.
Также состояние газа тоже влияет на эту зависимость. В газообразном состоянии он более теплопроводен как при увеличении давления, так и при повышении температуры, в отличие от конденсированного состояния.
На основе именно этого свойства газа работают приборы, которые измеряют содержание углекислого газа.
Зачем нужно проводить химический анализ воздуха?
Воздух является важным условием для жизни на земле. Все живые организмы зависят от воздуха и содержащегося в нем кислорода. Поэтому важно, чтобы в нем не содержалось вредных примесей и все показатели были в норме. Нарушение баланса может вызывать многие проблемы и в том числе, и со здоровьем.
Состав воздуха может изменяться не только в результате загрязнения различными предприятиями или автомобилями. Даже мебель или отделочные материалы в вашей квартиры на самом деле могут быть источниками выброса в воздух различных вредных веществ. Сейчас очень часто производители могут нарушать всевозможные нормы и изготовлять мебель из некачественных дешевых материалов. В процессе эксплуатации изделия начинают менять свои свойства и выделять иногда даже ядовитые вещества.
Для того, чтобы обезопасить себя и своих близких вы можете обратиться в нашу лабораторию «ЭкоТестЭкспресс» и заказать химический анализ воздуха.
Химический анализ представляет собой комплекс различных исследований, который позволяет определить точный состав воздуха, количество содержащихся в нем веществ и примесей. Таким образом можно выявить как нарушения в балансе, так и вредные вещества, которые загрязняют воздух и вызывают различные заболевания.
Наши эксперты-экологи проведут все необходимые измерения и выдадут вам официальные результаты исследования. Также после получения результатов вы можете получить консультацию и понять, какие именно источники вызвали нарушение норм. Своевременное устранение проблемы может сберечь ваше здоровье и комфорт.
Документы, которые выдает наша лаборатория, являются не только официальными, но и имеют юридическую силу. В случае выявления нарушений такие документы могут быть предъявлены в суд в качестве доказательства.
Ольга Кузнецова
Просветленный
(22802)
12 лет назад
Считается, что средняя молярная масса воздуха M=29 г/моль.
Средняя – потому что воздух – это смесь газов, поэтому молярная масса воздуха представляет собой средневзвененное значение молярных масс газов, входящих в состав воздуха (сложить молярные массы газов умноженные на объёмные доли этих газов в воздухе) .
Кстати, состав воздуха зависит от его происхождения, а уровне моря и в пределах тропосферы газовый состав воздуха (в об. %) таков: азот – 78,08%, кислород -20,95%, аргон – 0,93%, углекислый газ (диоксид углерода) – 0,034%, водород – 5 10-5 %; кроме того, имеются «следовые» количества так называемых благородных (или инертных, редких) газов: неона, гелия, криптона и ксенона.
В среднем считается, что состав воздуха 78% азота, 21% кислорода, 1% – остальные газы.
Кроме того можно определить молярную массу воздуха экспрементально по массе определённого объёма воздуха по уравнению Менделеева-Клапейрона:
PV = (m/M)RT,
M = mRT/(PV) = ρRT/P = 0,029 кг/моль.
* *
Мастер
(1092)
12 лет назад
Состав воздуха
КомпонентОбъемное содержание % Массовое содержание %
N2 78,09 75,50
O2 20,95 23,15
Ar 0,933 1,292
CO2 0,03 0,046
Ne 1,8 10-3 1,4 10-3
He 4,6 10-4 6,4 10-5
CH4 1,52 10-4 8,4 10-5
Kr 1,14 10-4 3 10-4
H2 5 10-5 8 10-5
N2O 5 10-5 8 10-5
Xe 8,6 10-6 4 10-5
O3 3 10-7 – 3 10-6 5 10-7 – 5 10-6
Rn 6 10-18 4,5 10-17
далее по таблице менделеева вычисляем молярную массу =))))))))))))))
Никола
Ученик
(161)
3 года назад
Ньютон – изобрел массу (г/моль) – это точный правильный расчет, а Эйнштейн ввел массу “сила тяжести на ускорение свободного падения” (m=Fт*g) – (чушь ввел – мое мнение).
Так как ускорение свободного падения напрямую зависит от СОСТАВА ВОЗДУХА (эти изменения мы видим на БАРОМЕТРЕ – это факт), а РАЗНЫЙ состав ВОЗДУХА меняет УСКОРЕНИЕ своб. паден., т. е МАССУ (не вес) ЛЮБОГОООО предмета (что абсурдно).
Так в СОСТАВЕ ВОЗДУХА в период ДИНОЗАВРОВ было больше кислорода в средн. на 25%, Масса млекопитающих составляла, например, в место 100кг – 80кг (по формуле м=F*g Эйнштейна). Стрекозы за короткий срок эволюционировали до 4м. Динозавры высотой 1,5 м эволюционировали до 10м. (состав воздуха с насекомыми взят из окаменелой смолы – называется ЯНТАРЬ)
По формуле Эйнштейна (около 100 лет) (m=F*g) – масса ПРЕДМЕТОВ (- именно предметов) меняется от состава воздуха (ФОРМУЛА Эйнштейна ЧУШЬ, так как ускорение св. падения завист от СОСТАВА ВОЗДУХА). Это и в лаборатории так же.
По формуле (более 200 лет) Ньютона если считать m (г/моль) – масса тел при любом изменении воздуха – МАССА остается НЕ ИЗМЕНОЙ. (ФОРМУЛА – ИДЕАЛЬНА)
Масса всегда должна быть НЕ ИЗМЕНА!
Михаил ОхрименкоУченик (130)
3 года назад
Масса предмета неизменна и ни одной формулы массы в физике и химии сейчас нет, деточка, разве что как следствия из формул где фигурирует само понятие массы. Никакого “m=Pg” не существует. Это донельзя исковерканная формула веса тела (P=mg).
Команда “Газы!” была объявлена еще две недели назад. И что?! Легкие задачи порешали и расслабились?! Или вы думаете, что задачи на газы касаются только 28-х заданий ЕГЭ?! Как бы не так! Если газов пока еще не было в 34-х заданиях, это ничего не значит! Задач на электролиз тоже не было в ЕГЭ до 2018 года. А потом как врезали, мама не горюй! Обязательно прочитайте мою статью “Тайны задач по химии? Тяжело в учении – легко в бою!”. В этой статье очень подробно рассказывается о новых фишках на электролиз. Статья вызвала шквал самых разных эмоций у преподавателей химии. До сих пор мне и пишут, и звонят, и благодарят, и бьются в конвульсиях. Просто цирк с конями, в котором я – зритель в первом ряду.
Однако, вернемся к нашим баранам, вернее, Газам. Я прошла через огонь и воду вступительных экзаменов и знаю точно – хочешь завалить абитуриента, дай ему задачу на Газы. Почитайте на досуге сборник задач И.Ю. Белавина. Я процитирую одну такую “мозгобойню”, чтобы вам жизнь медом не казалась. Попробуйте решить.
И.Ю. Белавин, 2005, задача 229
“Два из трех газов (сероводород, водород и кислород) смешали и получили газовую смесь, плотность которой оказалась равной плотности оставшегося газа. Полученную газовую смесь вместе с равным ей объемом третьего газа под давлением поместили в замкнутый сосуд емкостью 4 л, содержавший азот при н.у. и нагревали при 600 С до окончания химических реакций, затем постепенно охладили. Определите массы веществ, содержавшихся в сосуде после охлаждения, если плотность газовой смеси в сосуде перед нагреванием равнялась 9,25г/л. (Ответ: m(S) = 7,5 г, m(SO2) = 15 г, m(Н2О) = 9 г)”
Ну как, решили? Нет?! А ваши репетиторы?! Извините, это был риторический вопрос. Кстати, мои ученики, абитуриенты 2003-2008 гг. такие задачи щелкали, как семечки, на экзаменах во 2-й медицинский (теперь РНИМУ им. Н.И. Пирогова). Надеюсь, вам понятно, что 34-м задачам ЕГЭ еще есть куда усложняться, perfectio interminatus est (нет предела совершенству), с газами нужно работать, работать и работать. Поэтому команду “Газы!” отменять рано. Итак, поехали!
Сегодня мы поговорим о газовых смесях, затронем понятие плотности газа (абсолютной и относительной), средней молярной массы, решим задачи: определение средней молярной массы и плотности газа по компонентам смеси и наоборот.
• Газовая смесь – смесь отдельных газов НЕ вступающих между собой в химические реакции. К смесям газов относятся: воздух (состоит из азота, кислорода, углекислого газа, водяного пара и др.), природный газ (смесь предельных и непредельных углеводородов, оксида углерода, водорода, сероводорода, азота, кислорода, углекислого газа и др.), дымовые газы (содержат азот, углекислый газ, пары воды, сернистый газ и др.) и др.
• Объемная доля – отношение объема данного газа к общему объему смеси, показывает, какую часть общего объема смеси занимает данный газ, измеряется в долях единицы или в процентах.
• Мольная доля – отношение количества вещества данного газа к общему количеству вещества смеси газов, измеряется в долях единицы или в процентах.
• Плотность газа (абсолютная) – определяется как отношение массы газа к его объему, единица измерения (г/л). Физический смысл абсолютной плотности газа – масса 1 л, поэтому молярный объем газа (22,4 л при н.у. t° = 0°C, P = 1 атм) имеет массу, численно равную молярной массе.
• Относительная плотность газа (плотность одного газа по другому) – это отношение молярной массы данного газа к молярной массе того газа, по которому она находится
• Средняя молярная масса газа – рассчитывается на основе молярных масс составляющих эту смесь газов и их объемных долей
Настоятельно рекомендую запомнить среднюю молярную массу воздуха Мср(в) = 29 г/моль, в заданиях ЕГЭ часто встречается.
Обязательно посетите страницу моего сайта “Изучаем Х-ОбХ-04. Закон Авогадро. Следствия из закона Авогадро. Нормальные условия. Молярный объем газа. Абсолютная и относительная плотность газа. Закон объемных отношений” и сделайте конспекты по теории. Затем возьмите бумагу и ручку и решайте задачи вместе со мной.
ВАНГУЮ: чует мое сердце, что ЕГЭ по химии 2019 года устроит нам газовую атаку, а противогазы не выдаст!
Задача 1
Определить плотность по азоту газовой смеси, состоящей из 30% кислорода, 20% азота и 50% углекислого газа.
Задача 2
Вычислите плотность по водороду газовой смеси, содержащей 0,4 моль СО2, 0,2 моль азота и 1,4 моль кислорода.
Задача 3
5 л смеси азота и водорода имеют относительную плотность по водороду 12. Определить объем каждого газа в смеси.
Несколько задач со страницы моего сайта
Задача 4
Плотность по водороду пропан-бутановой смеси равна 23,5. Определите объемные доли пропана и бутана
Задача 5
Газообразный алкан объемом 8 л (н.у.) имеет массу 14,28 г. Чему равна его плотность по воздуху
Задача 6
Плотность паров альдегида по метану равна 2,75. Определите альдегид
Ну как? Пошло дело? Если туго, вернитесь к задачам и решайте их самостоятельно до тех пор, пока не щелкнет! А для стимуляции – десерт в виде еще одной задачи И.Ю. Белавина на газы. Наслаждайтесь ее решением самостоятельно!
И.Ю. Белавин, 2005, задача 202
“Сосуд емкостью 5,6 л при н.у. заполнили метаном, затем нагрели до высокой температуры, в результате чего произошло частичное разложение метана. Определите массу образовавшейся сажи, если известно, что после приведения к нормальным условиям объем полученной газовой смеси оказался в 1,6 раза больше объема исходного метана, эта газовая смесь обесцвечивает бромную воду и имеет плотность по воздуху 0,2931. (Ответ: m(C) = 0,6 г)”
Задачи И.Ю. Белавина – это крутой драйв! Попробуйте порешать, и вы откажетесь от просмотра любых ужастиков, поскольку запасетесь адреналином надолго! Но нам нужно спуститься на землю к ЕГЭ, простому и надежному, как первый советский трактор. Кстати, у меня в коллекции припасено немало сюрпризов с газовыми фишками, собранными за все годы работы и бережно хранимыми. Думаю, пришло время сказать им: “И снова здравствуйте!”, поскольку ЕГЭ с каждым годом становится “все чудесатее и чудесатее”. Но это уже совсем другая история. Читайте мои статьи – и вы подстелите соломку под свою ЕГЭшную попу.
Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии http://repetitor-him.ru. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами. Позвоните мне +7(903)186-74-55, приходите ко мне на курс, на бесплатные Мастер-классы “Решение задач по химии”. Я с удовольствием вам помогу.
Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова
